Recyclage métallique des véhicules avec réduction des émissions de CO² et de la consommation d’énergie

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ARTICLE ORIGINAL

MELO, Ronnan Hudson Jardim de [1], FERREIRA, Hugo Silva [2], FERREIRA, Gustavo Vinícius Mendes [3], ADÃO, Mauro Claret Rabelo [4]

MELO, Ronnan Hudson Jardim de. Et al. Recyclage métallique des véhicules avec réduction des émissions de CO² et de la consommation d’énergie. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. An 06, Ed. 06, Vol. 16, p. 96 à 140. Juin 2021. ISSN: 2448-0959, Lien d’accès: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/genie-mecanique/consommation-denergie

RÉSUMÉ

La quantité de dioxyde de carbone émise dans l’atmosphère terrestre a augmenté au fil des ans, un facteur qui contribue à l’aggravation de l’effet de serre. Sur la base de ce problème, le recyclage des matériaux métalliques des véhicules en fin de vie est une alternative qui, en plus de réduire les émissions de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, réduit la quantité d’électricité utilisée pour obtenir les métaux présents dans un véhicule. Pour l’élaboration de cet article, la théorie de la revue bibliographique combinée à la classification des composants métalliques extraits d’un véhicule hors d’usage a été utilisée comme base. Cette classification a suivi le calcul de la quantité de dioxyde de carbone qui n’était plus émise dans l’atmosphère et de l’énergie économisée, par rapport aux méthodes conventionnelles de fabrication des métaux présents dans un véhicule.

Mots-clés : logistique inverse, recyclage, dioxyde de carbone, énergie, matériaux métalliques.

1. INTRODUCTION

Selon Borsari et Asunción (2006), l’augmentation de la concentration de gaz à effet de serre (GES) a été l’un des plus grands problèmes environnementaux de l’ère actuelle. L’action de l’homme a contribué à l’augmentation de la concentration de dioxyde de carbone(CO2),de méthane(CH4)et d’oxyde nitreux(N2O)dans l’atmosphère terrestre. Avec l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre, l’atmosphère terrestre pourrait atteindre deux fois plus de dioxyde de carbone au début du 19e siècle. Par conséquent, des solutions de rechange sont à l’étude et mises en pratique pour minimiser les émissions de dioxyde de carbone et ainsi ralentir l’effet de serre. Le recyclage des matériaux métalliques des véhicules est une alternative à explorer.

L’Institute of Metal Scrap Recycling Industries des États-Unis a présenté des données montrant que le recyclage des métaux peut contribuer à une réduction considérable de la quantité de dioxyde de carbone émise dans l’atmosphère terrestre. Environ 80 % de tous les matériaux qui constituent un véhicule sont métalliques. L’acier représente 66 % du poids moyen total d’un véhicule, qui contient également de l’aluminium, du cuivre, du zinc et du plomb, entre autres (CASTRO, 2012).

Par conséquent, le recyclage des matériaux métalliques qui composent un véhicule peut être une alternative importante pour minimiser l’effet de serre.

1.1 OBJECTIFS

L’objectif principal de cet article est de montrer comment le recyclage des véhicules spécifiquement lié aux matériaux métalliques peut contribuer à réduire les émissions de dioxyde de carbone dans l’atmosphère terrestre et la quantité d’énergie qui peut être économisée.

Les objectifs spécifiques de cet article sont les suivants :

a) classer et cataloguer les composants qui composent le véhicule FIAT Marea 2.4;

b) identifier et quantifier les matériaux métalliques qui composent le véhicule à l’étude, en mesurant sa masse;

c) déterminer, sur la base de recherches, la quantité de dioxyde de carbone qui peut être atténuée en termes d’émissions dans l’atmosphère, selon le recyclage des matériaux métalliques du véhicule à l’étude, en contrepartie de l’obtention des matériaux par des méthodes conventionnelles;

d) déterminer la quantité d’électricité qui peut être économisée grâce au recyclage des matériaux métalliques du véhicule à l’étude, en échange de l’obtention des matériaux par des méthodes conventionnelles.

1.2 JUSTIFICATIONS

Selon les chercheurs Abreu, Albuquerque et Freitas (2014), le mécanisme qui fait que la planète Terre reste à une température moyenne qui assure le maintien de la vie à sa surface est appelé l’effet de serre. Cependant, les émissions excédentaires de gaz à effet de serre (GES), dont le dioxyde de carbone (CO2),ont aggravé ce mécanisme naturel de la planète. Ce qui peut générer des changements climatiques sur Terre, comme la hausse des températures de l’océan et de l’air. La figure 1 montre la contribution en pourcentage des principaux gaz responsables de l’effet de serre.

Figure 1 : Gaz à effet de serre

Source : Castro (2012)

Comme on peut le voir sur la figure 1, le dioxyde de carbone est l’un des principaux gaz à effet de serre, avec une participation de 55% à ce phénomène, constituant l’atténuation de ce gaz grâce au recyclage des véhicules, l’un des principaux objectifs de cet article. Le méthane(CH4),l’oxyde nitreux(N2O) et les gaz CFC (chlorofluorocarbones) sont également responsables de l’effet de serre.

En plus d’être lié à l’environnement, le recyclage des véhicules est également associé à la question économique. Selon Passos (2013), dans les années 1998 et 1999, il y a eu une crise dans les industries au Brésil qui a déclenché une diminution du nombre de véhicules neufs vendus dans le pays. Afin d’atténuer la crise, le Programme de renouvellement et de recyclage du parc automobile (PRRFV) a été créé, qui impliquait des constructeurs automobiles tels que Fiat et General Motors, mais qui n’a pas continué longtemps, ayant été finalisé avec l’augmentation des ventes de véhicules neufs.

Les ventes de voitures au Brésil ont repris en 2016 et ont duré jusqu’en 2019. Cependant, en raison de la pandémie de Covid-19, il y a eu une baisse des ventes en 2020, comme le montre la figure 2.

Figure 2 : Ventes de véhicules neufs au Brésil

Source : Fenabrave (2021)

Le recyclage des matériaux métalliques peut contribuer à la réduction du coût de production des véhicules, en plus d’être un moyen moins agressif pour la planète d’obtenir les mêmes matériaux métalliques utilisés dans l’industrie en général.

Dans ses recherches, Passos (2013) a vérifié qu’au Brésil, il n’existe toujours pas de structure adéquate pour mener à bien le processus de recyclage des véhicules. Selon les données obtenues par le Syndicat de gros de ferraille et de ferraille non ferreuse (Sindinesfa), 98,5% du parc automobile brésilien n’est pas destiné de manière adéquate à sa fin de vie, étant souvent abandonné, et seule la partie restante de 1,5% est envoyée au processus de recyclage.  Dans le monde entier, les processus de recyclage des véhicules effectués en Europe, aux États-Unis et au Japon se distinguent. En Europe, environ 5,9 % du parc de véhicules est recyclé en fin de vie. Ce pourcentage ne peut être atteint que parce que le processus de recyclage des véhicules est réglementé par la directive européenne 2000/53/CE. Les constructeurs automobiles européens se sont engagés à réduire les émissions de dioxyde de carbone par litre de carburant consommé dans un véhicule en plus de stimuler le processus de recyclage des véhicules. Aux États-Unis, le pourcentage de véhicules recyclés chaque année correspond à 5,6 % du parc de véhicules du pays, et environ 95 % des véhicules hors d’usage (VLE), ou véhicules hors d’usage, sont dirigés vers le processus de recyclage des véhicules. Les États et les municipalités des États-Unis sont responsables de la manipulation adéquate des véhicules hors d’usage. En 2007, au Japon, environ 4,4 % de l’ensemble des véhicules du pays étaient dirigés vers le recyclage sous forme de VLE. Au Japon, il existe une loi qui traite du recyclage des véhicules au niveau national depuis 2005, et son objectif est d’augmenter progressivement le pourcentage de recyclage d’un véhicule (CASTRO, 2012).  Les figures 3 et 4 montrent une diminution en pourcentage de la valeur des voitures 1.0 et des voitures de 1,8 à 2,0 au Brésil au cours des huit premières années de vie et de la valeur en pourcentage de ces véhicules hors d’usage (VLE).

Figure 3: Pourcentage de la valeur des ventes de véhicules 1.0 au Brésil

Source : Adapté de Castro (2012)

En analysant les données présentées dans les figures 3 et 4, il est conclu qu’au Brésil, les voitures de 1,8 à 2,0 se déprécient plus rapidement que les voitures de 1,0 et qu’elles ont une valeur de vente plus faible lorsqu’elles deviennent des VLE. L’augmentation de la valeur ajoutée de ces VLE est d’une grande importance pour encourager le recyclage des véhicules.

Au vu des données présentées, cet article vise à analyser les méthodes de réduction des émissions de dioxyde de carbone en recyclant les matériaux métalliques des véhicules, contribuant ainsi à la décélération de l’effet de serre. Par ailleurs, cet article cherche, à travers le recyclage des matériaux métalliques des véhicules, une nouvelle façon de réchauffer l’économie brésilienne, puisqu’il s’agit d’un marché peu exploré sur le territoire national, puisque le Brésil a un fort potentiel pour la réalisation de cette pratique.

2. REVUE BIBLIOGRAPHIQUE

Ce chapitre sera présenté avec les fondements scientifiques de la base théorique de l’article, tels que les concepts historiques, la législation sur le recyclage des véhicules, la description du processus de recyclage des véhicules, les matériaux qui peuvent être réutilisés dans ce processus, l’effet de serre et la façon dont le recyclage des matériaux métalliques peut réduire les émissions de dioxyde de carbone et la consommation d’énergie.

2.1 CONCEPT DE RECYCLAGE

Selon les chercheurs Lomasso et coll. (2015), le recyclage est une alternative utilisée pour récupérer des matériaux qui seraient jetés, leur donnant une utilisation alternative comme matière première dans un nouveau produit. Le processus de recyclage couvre différents types de matériaux, tels que les métaux, les plastiques, le verre et les déchets organiques.

Le recyclage est un processus relativement récent, introduit dans les années 1940 pendant la Seconde Guerre mondiale. Lorsque les États-Unis sont entrés dans le conflit, il y a eu une crise économique majeure dans le pays en raison des dépenses concentrées dans la guerre, ce qui a fait souffrir la population de pénuries de matériaux tels que le papier, les tissus et l’aluminium. La solution proposée par le gouvernement pour résoudre le problème était d’encourager les résidents à donner des matériaux qui seraient jetés pour être réutilisés dans les industries.

Au cours des années 1970, des produits jetables sont apparus aux États-Unis, responsables de l’augmentation significative du volume de déchets solides déversés dans l’environnement. Par conséquent, il y a eu une discussion sur la façon d’équilibrer la consommation croissante avec la grande quantité de matériaux mis au rebut, et le recyclage était l’une des méthodes utilisées pour résoudre ce problème.

Au Brésil, au cours des années 1970, on s’est beaucoup inquiété de l’élimination inadéquate des déchets et de la consommation inconsciente de matières premières par l’industrie, générant un déséquilibre environnemental. De là, de nouvelles façons de recycler ces déchets ont émergé dans le pays, et l’industrie du papier a été l’un des pionniers dans l’utilisation de ce processus, avec l’utilisation de papier recyclé et la réalisation du reboisement.

Dans les années 1980, le recyclage des matières plastiques a considérablement augmenté dans le pays en raison de l’utilisation de bouteilles de polyéthalate d’éthylène (PET). Dans les années 1990, il y a eu une augmentation du recyclage des matériaux métalliques au pays, comme l’aluminium, en raison de l’utilisation croissante de canettes faites de ce métal.

Jody et al. (2009) soulignent la nécessité de pratiquer la durabilité, car bon nombre des ressources naturelles actuellement utilisées ne sont pas renouvelables et sont rares par nature. Les générations futures de la population mondiale auront de grandes difficultés à répondre à leurs besoins, à vivre avec la pollution et le manque de ressources, si ces problèmes ne sont pas résolus par la génération actuelle. La grande quantité de déchets qui sont éliminés comme déchets représente actuellement une plus petite quantité de ressources à utiliser à l’avenir, un fait qui peut être minimisé avec le recyclage.  

2.2 PROCÉDURE DE RECYCLAGE DES VÉHICULES

Selon Castro (2012), lorsqu’un véhicule atteint la fin de sa vie utile en devenant un VLE, la seule façon d’en tirer un certain rendement financier est de séparer et de traiter les matériaux qui peuvent avoir une certaine valeur commerciale et de les vendre comme ferraille. Parmi les matériaux qui peuvent être réutilisés, les métaux sont ceux qui peuvent apporter un rendement financier plus pertinent, principalement les métaux ferreux, l’aluminium et le cuivre, par la facilité de recyclage. Les matériaux non métalliques, tels que les plastiques, le verre et le caoutchouc, parce qu’ils sont plus difficiles et, dans certains cas, même impossibles à recycler, ont une valeur commerciale inférieure à celle des métaux en fin de vie.

La procédure de recyclage des véhicules fonctionne par étapes allant de la réception d’une VLE au recyclage de matériaux fragmentés de ces mêmes VLE. L’organigramme présenté à la figure 5 présente les étapes qui impliquent le recyclage d’un véhicule.

Figure 5 : Étapes du processus de recyclage des véhicules

Source : Castro (2012)

Les étapes de réception, de démontage et de classification des composants démontés à partir de VLE ont l’avantage de ne pas avoir besoin d’effectuer des déplacements entre les étapes, et les trois processus peuvent être effectués au même endroit. D’autre part, la fragmentation des VLE doit être effectuée dans des gisements importants, et de grandes machines sont utilisées pour effectuer le processus, et il est nécessaire de transporter les composants démontés au stade de la classification des composants. Une étape extrêmement importante du processus de recyclage des véhicules est le transport des matériaux au cours des étapes, et les entreprises impliquées dans le processus doivent être situées à des distances les unes des autres afin que les déplacements importants ne soient pas nécessaires, afin que le processus reste économiquement attrayant.

2.2.1 RÉCEPTION DES VLE

Dans sa publication, Castro (2012) note qu’à partir du moment où un propriétaire transmet son véhicule à un atelier ou à un concessionnaire, par exemple, et que l’entretien devient irréalisable d’un point de vue financier, il y a alors la possibilité de transférer le véhicule à un lieu de réception de VLE, en commençant la procédure de recyclage. La façon dont le VLE sera transporté jusqu’au lieu de réception devrait être prise en considération, car, comme le véhicule n’est plus en état de se déplacer, il est nécessaire d’utiliser un autre véhicule pour le transporter, et un VLE a généralement entre 900 kg et 1500 kg. Par conséquent, c’est l’un des facteurs importants du processus, car s’il est nécessaire de parcourir de longues distances avec le VLE, le processus peut même devenir économiquement irréalisable, en raison des coûts de locomotion.

(VLE) peuvent être obtenues par différents moyens. En plus de l’exemple déjà mentionné, dans lequel le véhicule est pris directement à son propriétaire, on peut obtenir le VLE, par exemple, auprès d’une entreprise qui travaille dans le secteur des transports ou également par l’intermédiaire de services de la circulation, tels que le DMV au Brésil, et de postes de police, depuis lors, le propriétaire fait saisir le véhicule et n’est pas en mesure de le régulariser , celui-ci finit par être abandonné dans les patios jusqu’à ce qu’il n’ait plus de conditions d’utilisation, devenant un VLE.

Au site de réception des VLE, les véhicules sont inspectés et entreposés pendant un maximum de 15 jours.

Après la période de 15 jours de réception des véhicules, lorsqu’ils passent par les processus d’identification et d’inspection, ceux-ci sont transmis au processus de démontage des VLE.

2.2.2 DÉMONTAGE DES VLE 

Selon Orfale Jr. et al. (2016), parmi les divers composants et systèmes d’un véhicule, certains d’entre eux libèrent des fluides qui peuvent présenter des risques pour les humains pendant le processus de recyclage, de sorte que ces substances doivent être retirées avant le démontage de la VLE.

Les fluides enlevés sont le carburant dans le réservoir, les huiles moteur, les systèmes de freinage et de direction, en plus des gaz du système de climatisation.

La deuxième étape du processus de démontage d’une VLE est le retrait des dispositifs de sécurité, y compris le système de coussins gonflables et les dispositifs de ceinture de sécurité existants, dont l’entraînement incorrect peut générer une sorte d’accident.

La troisième et dernière étape du démontage d’un VLE est le démontage de ses composants. Cette étape est effectuée manuellement aux endroits appropriés, en suivant les procédures de sécurité, avec la classification des composants tout au long du processus.

2.2.3 CLASSIFICATION DES COMPOSANTS ASSEMBLÉS DES VLE

Selon Castro (2012), lors de l’exécution du processus de recyclage des véhicules, certaines pièces peuvent être réutilisées dans leur intégralité pour être utilisées dans d’autres véhicules, tandis que d’autres doivent être transmises au processus de fragmentation et de recyclage. La réutilisation d’une pièce extraite d’une VLE présente des avantages tels que la réduction des dépenses en énergie et en matières premières pour fabriquer une nouvelle pièce, la préservation de l’environnement et la création d’emplois. Le moteur du véhicule et tous ses composants, portes, pare-chocs, phares, sièges, lunettes, rétroviseurs et systèmes audio peuvent être réutilisés, ainsi que d’autres pièces qui composent un véhicule.  Pour des raisons de sécurité, il n’est pas permis de réutiliser certains composants d’un VLE, tels que les roues, les pneus, les câbles d’acier, les batteries, les systèmes de freinage et la direction. Les pneus, par exemple, peuvent être réutilisés comme combustible de chaudière et dans la production d’asphalte écologique. Ces composants qui ne peuvent pas être réutilisés sont désassemblés et envoyés au processus de fragmentation. Les composants métalliques sont expédiés avec les boîtiers de carrosserie aux entreprises travaillant avec la fragmentation métallique. Les batteries nécessitent une plus grande prudence dans le processus de recyclage car elles peuvent causer des dommages à la santé humaine et à l’environnement.

2.2.4 FRAGMENTATION DES VLE

Selon les chercheurs Orfale Jr. et al. (2016), l’étape où la fragmentation de la VLE démontée est effectuée est l’une des plus importantes dans l’ensemble du processus de recyclage des véhicules. Dans celui-ci, la réduction des matériaux est effectuée et, plus tard, le transport, plus facilement, vers les entreprises qui leur donneront une nouvelle forme.

Selon Castro (2012), après la classification des composants de la VLE, le système de câblage du véhicule est retiré et transmis à l’équipement où la séparation du cuivre du plastique qui entoure les fils est effectuée. Le cuivre est déjà sorti de l’équipement fragmenté, et le plastique, qui est de type PVC, peut être réutilisé. Il n’est pas recommandé de brûler les fils de cuivre pour éliminer le plastique car la procédure génère un gaz toxique et contribue à l’effet de serre et à la pollution de l’air.

Une autre étape de fragmentation est l’élimination du catalyseur pour la réutilisation des métaux de platine, de palladium et de rhodium contenus dans leur composition, car ceux-ci sont nobles et ne se trouvent qu’en Afrique du Sud et en Sibérie.

Après les étapes mentionnées, le VLE ne reste que la carcasse de son corps, qui est transmise aux entreprises qui fragmentent l’acier qui le compose, c’est-à-dire que celles-ci réduisent l’acier en petits morceaux à fondre et à récupérer pour une utilisation future. Les carcasses peuvent être acheminées entières ou pressées pour réduire le volume.

2.2.5 RECYCLAGE DES MATÉRIAUX FRAGMENTÉS

Selon les chercheurs Orfale Jr. et al. (2016), les matériaux fragmentés sont transmis aux entreprises de recyclage. Les métaux sont fondus pour être réutilisés sous leur forme brute. L’acier, par exemple, est acheminé vers les aciéries et est transformé en produits tels que des barres et des plaques.

2.3 MATÉRIAUX QUI COMPOSENT UN VÉHICULE

Comme l’a noté Passos (2013), la composition d’un véhicule peut dépendre de plusieurs facteurs, tels que l’année de fabrication, le modèle de véhicule et le fabricant. Le tableau 1 présente la composition des matériaux et leur pourcentage par rapport au poids total de trois véhicules brésiliens fabriqués entre la fin des années 1970 et le début des années 1980.

Tableau 1: Matériaux constitutifs des Elvs au Brésil

Source : Adapté de Steps (2013)

On peut observer dans le graphique 1 que, dans les trois véhicules analysés, les métaux ajoutés correspondaient à environ 80 % du poids total d’un véhicule brésilien à l’époque.

Les tableaux 2 et 3 montrent la composition moyenne en matériaux d’un véhicule selon l’année de sa fabrication au fil des ans et le tableau 4 présente la composition moyenne des métaux et des non-métaux d’un véhicule en 2007. Les valeurs affichées sont données en pourcentage du poids.

Tableau 2: Composition des matériaux d’un véhicule entre 1976 et 1993

Source : Adapté de Duranceau et Sawyer-Beaulieu (2011)

Tableau 3: Composition des matériaux d’un véhicule entre 1994 et 2007

Source : Adapté de Duranceau et Sawyer-Beaulieu (2011)

En analysant les cadres, il y a une réduction constante de la quantité d’acier ordinaire utilisée et une augmentation de l’utilisation d’aciers plus résistants et d’acier inoxydable. L’utilisation de la fonte a connu une réduction considérable de l’utilisation au fil des ans; l’utilisation de caoutchoucs est restée pratiquement constante autour de 4%, ainsi que de verre, autour de 2%. L’utilisation de plastiques a été élevée au cours de la période, comme l’utilisation de l’aluminium, car ils sont plus légers que les aciers et contribuent ainsi à la réduction de la consommation de carburant des véhicules. D’autres matériaux avaient augmenté leur utilisation dans la gamme, comme les métaux en poudre.

Tableau 4 : Métaux et non-métaux dans un véhicule

Catégories de matériaux Poids (%)
laiton Acier ordinaire 40,33
Aciers à moyenne et haute résistance 12,71
inox 1,84
Autres aciers 0,83
fonte 7,9
aluminium 7,68
Cuivre et laiton 1,3
Alliages de zinc 0,22
Métaux en poudre 1,05
Sous-total des métaux 73,87
Non-métaux plastique 8,12
Caoutchoucs 4,64
Fluides et lubrifiants 5,27
lunettes 2,6
Autres matériaux 5,5
Sous-total des non-métaux = 26,13
                         Total = 100

  Source : Adapté de Duranceau et Sawyer-Beaulieu (2011)

On peut observer dans le tableau 4, avec les données de 2007, que les aciers, la fonte et l’aluminium sont les métaux les plus abondants dans un véhicule. Le cuivre, le zinc et d’autres métaux sont responsables, ensemble, d’environ 2% du poids total. Les plastiques, les caoutchoucs, les fluides et les lubrifiants, le verre et d’autres matériaux tels que les mousses et les tissus constituent la partie des non-métaux dans un véhicule, qui représentent environ 26 % de son poids total.

Selon Bassam et al. (2011), parmi les technologies qui sont de plus en plus appliquées dans les véhicules aujourd’hui et les technologies qui sont destinées à être utilisées par l’industrie automobile à l’avenir en ce qui concerne les matériaux, il y a l’utilisation de matériaux légers tels que l’aluminium, le titane et le magnésium, des composants renforcés avec de la fibre de carbone et de la fibre de verre, de nouveaux polymères et fluides automobiles, ainsi que des véhicules hybrides, des piles à combustible et des systèmes de stockage d’hydrogène. Davantage d’appareils et de capteurs électroniques sont également introduits.

2.4 MÉTAUX QUI COMPOSENT UN VÉHICULE ET AVANTAGES DE LES RECICING

Les aspects liés à l’utilisation et, principalement, les avantages du recyclage des métaux qui composent un véhicule seront présentés dans cette rubrique, en particulier les métaux ferreux et l’aluminium, qui représentent le pourcentage le plus élevé du poids d’un véhicule.

2.4.1 RECYCLAGE VEHICULAR DES MÉTAUX FERREUX

Selon Passos (2013), les métaux ferreux (fer et acier) qui composent un VLE sont séparés des autres après le processus de fragmentation, au moyen d’une technique qui utilise un champ magnétique. Après la séparation, ils sont envoyés dans des aciéries, où ils sont fondus et transformés en matière première pour une utilisation ultérieure. Les métaux ferreux peuvent être utilisés dans des cycles de recyclage infinis tout en conservant leurs caractéristiques d’origine.

La figure 6 présente une comparaison en pourcentage des impacts environnementaux causés par la production d’acier par la méthode conventionnelle utilisant des matériaux tels que la ferraille, le minerai de fer et le calcaire dans un four élevé et par la méthode qui utilise uniquement de la ferraille recyclée dans un four électrique.  Figure 6: Impacts environnementaux sur la production d’acier

Source : Gervásio (2008)

La figure 6 montre que, en utilisant de l’acier obtenu par recyclage et en le fusionnant dans un four électrique, les impacts environnementaux sont plus faibles dans tous les aspects. Seule la toxicité reste constante dans les deux méthodes d’obtention de l’acier. Le terme « smog » représente un type de nuage de fumée généré dans les processus.

2.4.2 UTILISATION DE L’ALUMINIUM DANS L’INDUSTRIE AUTOMOBILE

Selon Jody et al. (2009), l’aluminium correspond à 50 % de la valeur financière d’une VLE, et cette partie du métal n’atteint pas 10 % du poids total d’un véhicule.

Selon les chercheurs Das et coll. (2008), la consommation d’aluminium dans le secteur automobile a considérablement augmenté au cours des 30 dernières années et peut continuer à croître afin de répondre à la forte demande pour le produit. L’aluminium a une entrée relativement récente dans l’industrie automobile et a été vu avec de bons yeux par l’industrie automobile, car c’est un matériau relativement léger avec une bonne résistance mécanique.

En raison du besoin accru de réduire les émissions et des coûts des sources d’énergie, l’aluminium a été largement utilisé dans l’industrie automobile afin de résoudre des problèmes tels que la réduction du poids du véhicule sans perdre en performance et en sécurité.

L’aluminium a été de plus en plus utilisé pour remplacer certaines pièces qui étaient autrefois composées d’acier. Le rapport Ducker indiquait qu’environ 61 % des pièces en aluminium des voitures particulières et des camions légers sont des composants tels que des blocs moteurs, des cylindres et des collecteurs. Une autre partie de 12% de la teneur en aluminium se fait sous forme de feuilles, utilisées en grande partie dans les échangeurs de chaleur tels que les radiateurs. Les autres applications de l’aluminium comprennent les roues (15,7 %), les garnitures extérieures et intérieures (4,6 %), le châssis et la suspension (2,6 %).

Bien que les alliages d’aluminium présentent de nombreux avantages par rapport à l’acier, il existe également certains inconvénients lorsqu’ils sont comparés, tels que leur formabilité et leur coût de production élevé.

La Confédération nationale de l’industrie – CNI (2012) souligne que la bauxite est une ressource non renouvelable et que, lors du recyclage de l’aluminium, une extraction plus petite de ce composé est nécessaire, qui est utilisé dans la fabrication conventionnelle de l’aluminium, exigeant ainsi moins d’utilisation de l’environnement. La figure 7 montre les principaux producteurs d’aluminium au monde en 2010, et le Brésil se classait jusqu’alors au septième rang. En 2012, 41,1 millions de tonnes ont été produites, s’ajoutant aux pays présentés.

Figure 7 : Producteurs mondiaux d’aluminium en 2010

Source : Adapté de CNI (2012)

2.4.3 FAIBLE QUANTITÉ DE MÉTAUX DANS UNE VLE

En plus du fer, de l’acier et de l’aluminium, sont présents dans un ELV cuivre, magnésium, plomb, nickel et autres métaux en faibles quantités. Comme l’aluminium et les métaux ferreux (fer et acier), les métaux mentionnés ont la possibilité d’être recyclés autant de fois que nécessaire, en conservant toujours leurs caractéristiques d’origine. Ces métaux non ferreux sont fondus dans le processus de recyclage et peuvent être utilisés comme matière première pour de nouveaux produits.

Le plomb peut être trouvé dans la batterie ELV, tandis que le cuivre se trouve dans les câblages, et parce que c’est un matériau relativement coûteux, il est traité avec suffisamment d’attention dans le processus.

À l’intérieur du catalyseur, qui est un mécanisme utilisé pour convertir les gaz toxiques qui sortent du moteur en gaz qui ne sont pas nocifs pour la santé humaine, le platine, le rhodium et le palladium, qui sont des métaux de grande valeur, se trouvent en faibles quantités. Le catalyseur est retiré de la VLE pendant la procédure de recyclage, et ces métaux précieux sont retirés d’une céramique présente dans la composition du catalyseur par un processus de purification (PASSOS, 2013).

Orfale Jr. et al. (2016) ont noté qu’en raison de la rareté du cuivre, qui est un métal relativement coûteux, il est possible que son recyclage devienne bientôt obligatoire, et que dans les VLE, il est possible de récupérer une quantité considérable de ce métal.

2.5 EFFET DE SERRE ET ÉMISSIONS DE DIOXYDE DE CARBONE

Selon le chercheur Fabi (2004), l’effet de serre est essentiel pour maintenir la vie et obtenir de l’eau liquide sur Terre, car les gaz responsables de cet effet créent une couche dans l’atmosphère qui empêche la chaleur de quitter complètement la planète. Avec l’effet de serre, la température moyenne de la planète est de 15ºC; sans l’effet de serre, la température serait de -18 ºC. Le principal gaz à effet de serre est le dioxyde de carbone (CO2),et le méthane(CH4),l’oxyde nitreux(N2O), les hydrofluorocarbures (HFC), entre autres, sont responsables de l’effet de serre.

L’effet de serre cité est naturel, sans l’interférence de l’homme dans l’émission de gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère. À partir du moment où l’action humaine devient responsable de l’émission de GES, il y a une aggravation de l’effet de serre et donc un risque d’augmentation de la température moyenne de la Terre, ce qui peut générer un déséquilibre environnemental. C’est pourquoi le protocole de Kyoto a été créé en 1997 au Japon, qui fixe des objectifs de réduction des émissions de ges dans les pays industrialisés afin de réagir au taux élevé d’émission de GES.

2.6 ÉMISSIONS DE DIOXYDE DE CARBONE ET RECYCLAGE DES VÉHICULES

Selon le ministère de la Science et de la Technologie (2010), pour produire de l’acier à partir de minerai de fer, le dioxyde de carbone est le gaz à effet de serre qui présente les émissions les plus pertinentes dans le processus. Le dioxyde de carbone est émis au cours du processus de transport des matières premières, de la production d’énergie et des combustibles utilisés, et principalement de la production de fonte, dans laquelle le minerai de fer est réduit. Cette dernière étape représente environ 75 % des émissions de dioxyde de carbone au cours du processus d’approvisionnement en acier. La figure 8 montre comment le dioxyde de carbone est émis par la production de fonte dans le four. La figure 9 montre la quantité de dioxyde de carbone émise dans la production d’acier et de fonte au Brésil sur une période de 17 ans.

Figure 8: Émissions de dioxyde de carbone dans la production de fonte

Source : Ministère de la science et de la technologie (2010)

Figure 9: Émissions de dioxyde de carbone dans la production de fonte et d’acier au Brésil

Source : Adapté du ministère de la Science et de la Technologie (2010)

Selon Sousa (2013), il y a deux façons d’obtenir de l’acier. L’une consiste à utiliser du minerai de fer et de la ferraille, composés de plusieurs étapes, ce qui comprend l’obtention de la fonte dans un four haut, un processus illustré à la figure 9. L’autre façon d’obtenir de l’acier est plus simple, seule la ferraille obtenue par recyclage et un four consommateur d’électricité sont nécessaires. Dans le processus qui utilise du minerai de fer et de la ferraille dans un four haut, pour chaque 1 kg d’acier obtenu, 2 494 kg de dioxyde de carbone sont émis dans l’atmosphère. Dans le processus qui utilise de la ferraille dans un four électrique, chaque 1 kg d’acier obtenu, 0,462 kg de dioxyde de carbone est émis dans l’atmosphère. Cette valeur correspond à 2 032 kg de dioxyde de carbone en moins par kg d’acier produit, soit 81,48 % de dioxyde de carbone en moins émis dans l’atmosphère.

Selon les calculs de Massi et coll. (2019), pour chaque tonne d’aluminium destinée au recyclage, une réduction de 16 301,02 tonnes de dioxyde de carbone qui serait émise dans l’atmosphère est atteinte.

La Confédération nationale de l’industrie – CNI (2012) souligne qu’au Brésil, la production d’acier est réalisée avec la technologie la plus avancée existante, mais que les émissions de dioxyde de carbone restent élevées. Des recherches sont en cours pour réduire davantage ces émissions, mais les résultats prendront encore de nombreuses années à paraître. Une autre alternative est l’augmentation du recyclage de l’acier, qui est le matériau le plus recyclé au monde.

Selon Das et al. (2008), les émissions atmosphériques toxiques et les déchets solides peuvent être minimisés en recyclant la ferraille d’aluminium, ce qui peut réduire de 95 % les émissions de dioxyde de carbone dans l’environnement par rapport à la méthode conventionnelle d’obtention de ce métal.

Selon les chercheurs Jody et al. (2009), le recyclage des véhicules dans le monde contribue à la réduction annuelle des émissions de 11 millions de tonnes de dioxyde de carbone dans l’atmosphère terrestre.

2.7 CONSOMMATION D’ÉNERGIE ET RECYCLAGE DES VÉHICULES

Données obtenues par les chercheurs d’Orfale Jr. et al. (2016) indiquent que le recyclage des véhicules contribue à la réduction de l’utilisation de moyens conventionnels de fabrication de divers articles, réduisant ainsi considérablement la consommation d’énergie dans plusieurs pays du monde. Avec une tonne d’acier recyclé, l’utilisation de 1100 kg de minerai de fer, 635 kg de charbon et 54 kg de calcaire est évitée.

Les données obtenues par l’Automobile Recyclers Association (ARA) indiquent qu’annuellement, avec le recyclage des véhicules, environ 381 millions de litres de carburant (essence et diesel) sont récupérés dans les VLE, 91 millions de litres d’huile moteur, 30 millions de litres de liquide de refroidissement du moteur, 17 millions de litres de liquide de lavage du pare-brise , en plus de 96 % du total des batteries obtenues.

Castro (2012) note que vous pouvez économiser de grandes quantités d’électricité en utilisant le processus de recyclage, et avec le recyclage de l’acier, vous pouvez économiser 56% de l’électricité qui serait utilisée par les méthodes conventionnelles. Avec le cuivre, ce pourcentage peut atteindre 90%, et avec l’aluminium, 92%. Cette réduction est très bénéfique, car si l’on considère que lorsque l’énergie provient d’une source non renouvelable, telle que le charbon, qui est une source considérablement coûteuse, il y a une réduction des émissions de polluants, lors de l’extraction du minerai de fer pour la production d’acier, il y a une grande consommation indirecte d’eau, qui peut également être économisée grâce au recyclage des véhicules.

La figure 10 fait l’éloge de la quantité d’énergie dépensée lors de la production d’acier conventionnel à l’aide de matériaux tels que la ferraille recyclée, le minerai de fer et le calcaire dans un haut four et la quantité d’énergie dépensée en utilisant uniquement de la ferraille recyclée dans un four à arc électrique.  Figure 10 : Énergie utilisée dans deux procédés de fabrication de l’acier

Source : Gervásio (2008)

2.7.1 CONSOMMATION D’ÉNERGIE DANS LA PRODUCTION D’ALUMINIUM

Selon Das et al. (2008), les données du département de l’Énergie des États-Unis (2002) indiquent que pour produire 1 kg d’aluminium primaire (produit à partir de minerai), une quantité d’énergie serait nécessaire dans le cadre du processus de coulée de 45 kWh, alors que pour produire la même quantité d’aluminium secondaire à partir de métal recyclé, il suffirait de 2,8 kWh.

En plus de nécessiter plus d’énergie, une grande partie de la production d’aluminium primaire provient de l’électricité produite à partir du charbon. L’utilisation de cette source d’énergie pour obtenir de l’aluminium primaire crée de grandes quantités d’émissions gazeuses et de déchets solides et liquides, tels que le dioxyde de carbone et l’oxyde d’azote. Avec le recyclage de la ferraille d’aluminium, on peut avoir une réduction de 95% de la consommation d’énergie par rapport à l’extraction, au raffinage et à la coulée de la bauxite, qui est le minerai de fer utilisé pour la fabrication de l’aluminium.

L’utilisation de l’aluminium secondaire devient un élément très important dans la production d’aluminium en raison de ses avantages économiques et environnementaux, ce qui peut améliorer considérablement la durabilité dans les industries de production d’aluminium.

2.8 PRINCIPAUX SYSTÈMES ET COMPOSANTS DU VÉHICULE

2.8.1 MOTEUR

Tillmann (2013), souligne dans ses recherches que le moteur est divisé en plusieurs composants qui peuvent être segmentés en deux groupes. Le premier groupe est les composants fixes, qui comprennent le bloc, la tête et le sumeb; et le deuxième groupe sont les composants mobiles, qui sont les pistons, les bielles, les chemises, le vilebrequin ou le vilebrequin, l’arbre de commande de soupape, les soupapes d’admission et les soupapes d’échappement, le volant, entre autres. Les composants d’un moteur sont illustrés à la figure 11, en coupe transversale.  Figure 11 : Composants d’un moteur 4 cylindres de type

Source : Costa (2002).

Le bloc moteur est le composant principal de la structure du moteur et est fabriqué à partir du processus de coulée, passant par un processus de normalisation thermique avant d’être usiné. Il est généralement utilisé en fonte, en fer forgé, en aluminium coulé et en aluminium forgé, en fonction des considérations et du type de fabrication. Les moteurs actuels utilisent de l’aluminium et des alliages à la place de la fonte utilisée dans les moteurs plus anciens, améliorant la dissipation thermique et réduisant le poids de l’automobile, ce qui, en revanche, augmente le coût de fabrication.

La tête est située dans la partie supérieure du moteur et a pour fonction de couronner les cylindres, formant la chambre de combustion à côté du bloc. L’union du bloc avec la tête nécessite un joint d’amiante revêtu de métal pour une étanchéité totale du système. La tête est fabriquée par le processus de coulée et est généralement utilisée comme matériau en fonte ou en alliages d’aluminium lorsqu’il y a un besoin de réduction de poids et d’un meilleur système de dissipation thermique.

Le puisard se trouve dans la partie inférieure du moteur, est connecté au bloc et a la fonction de dépôt d’huile lubrifiante et, ainsi que sur la tête, nécessite également un joint métallique entre le carter et le bloc. Le carter est généralement en fonte ou en aluminium coulé et abrite le vilebrequin et la pompe à huile.

Les soupapes d’admission et les soupapes d’échappement sont responsables de l’admission du mélange de carburant et d’oxygène et de l’épuisement des gaz de combustion de l’intérieur du cylindre. Les vannes sont soumises à des exigences thermiques élevées, il est donc nécessaire d’utiliser des alliages d’acier qui peuvent aider à dissiper la chaleur qui traverse le corps de la vanne. Les soupapes d’admission sont en acier, en acier au nickel ou au chrome-nickel. Les soupapes d’échappement sont d’un alliage d’acier, de haute teneur en nickel, chrome et tungstène.

L’arbre de commande des soupapes a pour fonction d’ouvrir les soupapes d’admission et les soupapes d’échappement, respectivement. Il est en acier forgé ou en fonte par le processus de coulée.

Les pistons sont chargés de contenir l’expansion des gaz dans la chambre de combustion, transformant la pression en force linéaire. Par conséquent, ils sont soumis à des exigences thermiques élevées. Il est fixé au vilebrequin au moyen d’une bielle. Les pistons sont fabriqués au moyen d’une coulée malléable et des alliages d’aluminium ou d’acier sont utilisés, ce qui leur permet d’être plus légers et plus dissipateurs de chaleur.

Le vilebrequin ou vilebrequin est l’arbre de puissance du moteur, installé dans la partie inférieure du moteur à l’intérieur du carter. Le vilebrequin a une géométrie complexe et est fabriqué en acier par le processus de forgeage, peu de temps après, il est transmis au processus d’usinage afin de recevoir sa finition de surface appropriée.

Le volant du moteur est responsable du mouvement plus fluide du moteur, de l’équilibrage de la rotation du vilebrequin et de l’absorption de l’énergie au moment de la combustion et de la reproduction à des moments non moteurs. Le volant se compose d’acier moulé ou moulé.

2.8.2 TRANSMISSION

Le système de transmission automobile a essentiellement pour fonction de transmettre le couple moteur, de se fixer au volant, aux roues. La transmission se compose d’un ensemble de composants mécaniques, tels que l’embrayage, qui engage et désengage le moteur par frottement et est entraîné par une pédale qui va à l’intérieur de la cabine. Habituellement, ses composants sont fabriqués à partir d’acier, à l’exception du disque d’embrayage, qui se compose de matériau céramique. En transmission automatique, l’embrayage est hydraulique, composé de pompe et de turbine, avec un convertisseur de couple à l’intérieur d’un boîtier. Le boîtier et les trains d’engrenages et les leviers sont produits à partir de matériaux métalliques composés d’acier, mais à l’intérieur du boîtier, il est nécessaire de maintenir un volume d’huile qui a pour fonction de lubrifier et de refroidir le système. Après la boîte, le mouvement est transmis par des essieux, des demi-essieux et des composants tels que des cardans, des différentiels, des brides homocinétiques et de fixation de roues, des pièces composites en acier (COSTA, 2002).

2.8.3 CARROSSERIE

Costa (2002) a observé que la carrosserie d’une automobile joue un rôle très important dans sa formation. Il se comporte comme une poutre soutenue à chaque extrémité par les roues, qui doit être relativement forte pour ne pas se plier au milieu, et devrait avoir une résistance à la flexion élevée, mais il est nécessaire que le matériau utilisé ne soit pas trop lourd, car cela augmenterait considérablement le poids de la voiture. Il est également nécessaire de respecter les coefficients de sécurité. La carrosserie est généralement fabriquée en acier, mais certains constructeurs automobiles utilisent de l’aluminium et même des pièces en carbone, des processus qui, bien que plus coûteux, maintiennent une bonne résistance et diminuent considérablement le poids final du véhicule. Un exemple de corps est présenté à la figure 12.  Figure 12 : Carrosserie d’une voiture

Source: Blog Mercado Avalia (2017)

Les autres composants du corps, notamment les revêtements, le verre et le pare-chocs, ne sont pas en métaux.

2.8.4 CHÂSSIS

Le châssis d’une automobile se compose de roues et d’un système de suspension. Selon Costa (2002), les roues ne doivent pas seulement être rondes, mais doivent également être composées de matériaux légers, mais avec une bonne résistance. Actuellement, il existe trois types de roues utilisées sur le marché automobile, qui sont les roues en acier pressé, les roues à rayons et les roues en alliage. Les plus courantes et ayant un coût de production inférieur sont les roues en acier pressé. Les véhicules d’aujourd’hui ont, pour la plupart, ce type de roue, car ils sont légers, solides, ont un faible coût de fabrication en grande quantité et résistent aux dommages occasionnels. Ils doivent avoir quelques trous afin de laisser passer l’air pour refroidir les freins. Cependant, certains fabricants ont utilisé une technique où cela pourrait être un inconvénient, car les perforations dans la roue peuvent causer des problèmes avec sa résistance, mais cette technique a rendu ces perforations avantageuses, une fois les trous ouverts, avec leurs bords orientés vers l’intérieur, augmentant ainsi leur résistance.

Les roues de foudre ont été largement utilisées par les premiers véhicules il y a de nombreuses années. De nos jours, ils sont plus courants dans les motos et les vélos, et il n’y a pas beaucoup d’utilisation dans les voitures et les camions.

Les roues en alliage ont également été largement utilisées sur le marché automobile en raison de leur résistance élevée, parce qu’elles ont un poids inférieur par rapport aux roues en acier, et aussi parce qu’elles sont d’excellents conducteurs thermiques, dispersant plus rapidement la chaleur générée par les freins et les pneus que les roues en acier. Les jantes en alliage sont généralement fabriquées par des alliages d’aluminium et de magnésium, ce qui en fait un processus de fabrication plus coûteux que l’autre.

Selon Rezende (2007), le système de suspension est essentiellement composé de ressorts, d’amortisseurs, de bagues et de pneus. Ce système est chargé d’amortir les impacts des voies, apportant du confort aux occupants du véhicule. Les ressorts et les amortisseurs sont essentiellement composés d’acier et les bagues sont composées de deux chemises en acier, qui sont entourées de caoutchouc naturel. Les pneus sont composés de caoutchouc. La figure 13 présente un système de suspension automobile.

Figure 13 : Système de suspension automobile

Source : Atelier mécanique du conducteur (2017)

2.9 SITUATION MONDIALE ET LÉGISLATION DU PROCESSUS DE RECYCLAGE DES VÉHICULES

Selon Orfale Jr. et al. (2016), sur les 10 marchés sur lesquels les voitures ont été les plus vendues en 2015, seuls le Brésil et l’Inde n’ont pas de législation réglementaire pour la pratique du recyclage automobile. La figure 14 montre les pays qui ont vendu le plus de voitures en 2014 et 2015, montrant la variation des ventes d’une année à l’autre. Environ 89,7 millions de voitures ont été vendues dans le monde en 2015.

Figure 14 : Classement des ventes de voitures en 2014 et 2015

Source : Adapté de Orfale Jr. et al. (2016)

La directive 2000/53/CE est en vigueur dans l’Union européenne, qui réglementait la réutilisation, le recyclage et la récupération des VLE, non applicables aux véhicules de grande taille, aux véhicules anciens et aux véhicules utilitaires, en tenant les fabricants et les importateurs responsables du processus ainsi que des coûts. Cependant, il existe un permis d’effectuer les ajustements nécessaires pour chaque pays de l’ensemble en raison de ses particularités, également basé sur la garantie que les véhicules neufs ont un minimum de 85% de leur masse avec la possibilité d’être réutilisés. Les centres de recyclage ne peuvent fonctionner qu’avec l’autorisation du gouvernement et doivent fournir une preuve de réception aux propriétaires lorsqu’ils livrent leurs véhicules au recyclage. Le démontage de la voiture avec séparation ultérieure des pièces en fonction de leur matériau et de leur niveau de dangerosité est également requis dans la directive. La Commission européenne surveille l’activité et fixe des objectifs pour le secteur.

Aux États-Unis, il y a une grande efficacité dans le recyclage des véhicules. Bien qu’il n’existe pas de loi couvrant l’ensemble du territoire national, chaque État exerce l’activité selon ses propres règles. Le recyclage automobile est une ancienne activité dans le pays, où il existe l’Association des recycleurs automobiles, qui, en partenariat avec l’Agence de protection des données, a créé un portail avec les règles et les spécificités de chaque État pour faciliter la compréhension et l’exécution des activités dans le pays. En général, les États américains sont préoccupés par la collecte, l’entreposage et l’allocation des liquides contenus dans les VLE, en prenant soin qu’ils ne soient pas déversés dans la nature. En outre, on s’inquiète de limiter l’élimination des matières toxiques, en général, des déchets broyés comme dangereux. Enfin, il est à noter que la philosophie d’activité aux États-Unis est axée sur la durabilité environnementale, plus que sur la rentabilité.

Le Japon est un pays en grande évolution dans le recyclage des voitures, et il y a beaucoup d’investissements dans les études pour le développement de technologies pour le traitement des VLE. En 2005, il y a eu une réglementation nationale par voie législative, qui tient le propriétaire du véhicule responsable des coûts de recyclage, ainsi que de son transport vers le centre de traitement agréé. Tout véhicule neuf, national ou importé, doit être muni d’un manuel de démontage fourni par le constructeur.

En Chine, environ 9 à 12 millions de véhicules sont devenus des VLE en 2015, avec des estimations de 12 à 16 millions d’ici 2020. Dans le pays, la « Politique technologique de récupération des produits automobiles » a été publiée, avec des objectifs pour le recyclage des matériaux, comme étant 80% de la masse totale des véhicules en 2010, par exemple, mais il y a encore une certaine inefficacité du marché chinois pour atteindre de tels chiffres.

En Inde, il n’y a pas de réglementation légale concernant le marché, il n’y a qu’une direction dirigée par le gouvernement, par l’intermédiaire du Central Pollution Control Board, afin d’unir ceux qui s’intéressent au recyclage automobile, tels que le gouvernement lui-même, les fabricants, les concessionnaires et les recycleurs pour aborder et discuter des orientations.

Le Brésil, comme l’Inde, n’a pas encore de législation pour le recyclage des VLE, mais il y a le projet de loi n° 67/2013. La Loi n° 12 977 de mai 2014 réglemente le processus de démontage visant à délimiter le commerce illégal de pièces usagées. Bien qu’en général le pays présente de bons chiffres dans les matériaux de recyclage tels que le papier, l’aluminium et le verre, le marché du recyclage du nombre croissant de VLE reste petit et avec une évolution lente. Il est courant que ces véhicules soient aperçus abandonnés, et la déchetterie est toujours pleine.

2.10 AVANTAGES DU RECYCLAGE D’UNE VLE

Comme l’ont noté les chercheurs d’Orfale Jr. et al. (2016), les matériaux métalliques obtenus dans une VLE, après avoir été recyclés, deviennent des matières premières pour une utilisation dans les aciéries et les fours à arc électrique, par exemple. En outre, avec la réutilisation des métaux non ferreux, tels que l’aluminium et le cuivre, il est possible d’utiliser dans l’industrie pour fabriquer plusieurs nouveaux produits.

Grâce au recyclage des véhicules, il y a aussi la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES), en mettant l’accent sur le dioxyde de carbone, qui, avec l’utilisation de métaux recyclés, voit ses émissions réduites par rapport à la fabrication conventionnelle. Il y a aussi, comme avantages du recyclage des véhicules, la réduction des niveaux de pollution de l’air et de l’eau.

Deux considérations importantes concernant le recyclage des véhicules sont les coûts de l’énergie et les produits obtenus à partir du processus. Jody et al. (2009) soulignent que le recyclage des VLE augmente la recyclabilité des véhicules, réduit le prix d’obtention des matériaux et contribue aux économies d’énergie. La figure 15 montre le prix de certains matériaux vendus sur le marché et cite l’exemple de l’acier, dans lequel la ferraille recyclée, après avoir été passée par des procédés de fabrication, voit sa valeur ajoutée considérablement augmentée.  Figure 15 : Valeur marchande de certains matériaux et augmentation de la valeur de l’acier

Source : Adapté du Journal de la région (2013)

2.11 L’AVENIR DU RECYCLAGE DES VÉHICULES

Bassam et al. (2011) ont noté que de nouvelles technologies sont mises en œuvre dans l’industrie automobile, comme les véhicules électriques, les véhicules hybrides et les véhicules à hydrogène. En outre, de nouveaux systèmes de contrôle des émissions de gaz polluants et de catalyseurs sont en cours de conception et d’application aux véhicules. Ces matériaux s’accompagnent d’une nouvelle opportunité sur le marché du recyclage, car le recyclage entraînera une baisse de la valeur marchande de ces matériaux, apportant des avantages à la fois aux fabricants et aux consommateurs.

La figure 16 montre une projection du nombre de véhicules en millions d’unités dans le monde au fil du temps. Le graphique comprend les voitures, les camions et les autobus.

Figure 16: Nombre de véhicules dans le monde au fil du temps

Source : Jody et al. (2009)

En analysant la figure 16, il y a une augmentation considérable du nombre de véhicules d’ici 2030, un facteur qui sert d’incitation à la pratique du recyclage des véhicules.

2.11.1 PRÉVISION DU PROCESSUS DE RECYCLAGE PENDANT LE DÉVELOPPEMENT DU VÉHICULE

Selon les chercheurs Zettier et al. (2000), conformément aux objectifs fixés par la législation européenne en matière de recyclage, au moins 85 % du poids des matériaux d’un véhicule doit être suffisant pour être recyclé à partir du moment où il devient un VLE. En Allemagne, un objectif a été fixé pour recycler 95 % du poids total d’un véhicule depuis 2015. À partir de là, la société allemande BMW a développé un outil virtuel pour prédire comment le recyclage du véhicule sera effectué avant même qu’il ne soit prêt, selon l’écran du logiciel présenté à la figure 17.

Figure 17 : Logiciel de recyclage utilisé par BMW

Source: Zettier et al. (2000)

L’outil qui effectue cette procédure est appelé Le système d’information sur l’analyse de démontage, ou DAISY, qui effectue pratiquement tout le processus de démontage d’un véhicule pendant ses phases de développement. Le logiciel est capable de transmettre au constructeur des informations détaillées concernant le recyclage d’un véhicule, telles que les matériaux qui le composent. Comme le voit la figure 17, le programme présente de l’information sur la quantité d’acier, d’alliages légers, de métaux lourds, de polymères, de combustibles, entre autres. De plus, le programme fournit des renseignements tels que le poids et le pourcentage de recyclabilité du matériau. La fonctionnalité de ce type d’outil peut être l’une des alternatives de l’avenir à utiliser dans l’industrie, maximisant la réutilisation des VLE.

3. MÉTHODOLOGIE EXPÉRIMENTALE

Ce chapitre présente les spécifications du dispositif expérimental pour la classification des matériaux métalliques de VLE dans les laboratoires de PUC Minas à Contagem, MG. La classification des matériaux métalliques obtenus dans la VLE mise à disposition pour l’élaboration de cet article était basée sur la théorie présentée au chapitre 2, avec l’utilisation d’équipements adéquats et de professionnels formés pour guider le groupe.  Pour obtenir des matériaux recyclés, des pièces et composants automobiles du véhicule sélectionné ont été utilisés.

Le véhicule utilisé était une Fiat Marea 2.4, à 5 cylindres, sous forme de VLE, présentée à la figure 18.

Figure 18 : VLE utilisée pour effectuer la pratique

Source : Auteurs (2017)

Le véhicule en question, en état de vie utile (VLE), était stationné depuis environ 18 ans dans la cour de PUC Minas, à Contagem, sans aucune utilité, y étant resté depuis qu’il a été donné dans un nouvel état par le constructeur Fiat en l’an 2000, pour être utilisé à des fins académiques à l’université.

En plus du véhicule mentionné, l’équipement suivant fourni par PUC Minas a été utilisé:

a) Outils de laboratoire tels que clés, pinces, outils de coupe, chariots pour le transport de pièces, entre autres. Certains outils sont présentés à la figure 19;

Figure 19 : Outils utilisés

Source : Auteurs (2017)

b) solde du fabricant Welmy, qui est de jusqu’à 150 kg. Le solde est illustré à la figure 20;

Figure 20: Balance utilisée pour peser les pièces métalliques du véhicule

Source : Auteurs (2017)

c) des compartiments pour ranger les pièces dans un endroit couvert.

4. RÉSULTATS

Les résultats obtenus sont présentés au tableau 1. Il catalogue les composants et les matériaux métalliques qui font partie de sa composition. Les composants présentés dans les figures ont vu leurs matériaux non métalliques, tels que le verre, le caoutchouc et les plastiques, enlevés.

Tableau 1 : Résultats obtenus

Source : Auteurs (2017)

Sur la base de la théorie présentée au chapitre 2 de cet article, il a été possible d’estimer la quantité de dioxyde de carbone (CO2)qui ne serait plus émise dans l’atmosphère terrestre en recyclant les pièces cataloguées. Selon Sousa (2013), pour 1 kg d’acier recyclé, 2 032 kg de CO2 ne seraient plus émis dans l’atmosphère. En effectuant les calculs sur les études présentées par Massi et al. (2019), pour 1 kg d’aluminium recyclé, 16 301 kg de CO 2 ne seraient plus étherésdans l’atmosphère.

La même idée s’applique à la quantité d’énergie qui serait économisée. Selon Gervásio (2008), pour 1 kg d’acier recyclé, 5,55 kWh d’énergie seraient économisés. Selon Das et coll. (2008), pour 1 kg d’aluminium recyclé, 42,2 kWh d’énergie seraient économisés.

Les valeurs trouvées ont été obtenues sur la base de la théorie présentée dans cet article. Différents types d’alliages peuvent être vérifiés dans le véhicule à base d’acier et à base d’aluminium, ce qui fait que les résultats varient réellement dans la quantité de dioxyde de carbone émise et l’énergie économisée.

Les métaux de basse mer, tels que le cuivre, le zinc et le laiton, n’ont pas été pris en compte pour le calcul de la réduction des émissions de dioxyde de carbone et des économies d’énergie. L’acier et l’aluminium constituent la plupart d’entre eux en masse métallique dans un véhicule en fin de vie, qui sont les métaux les plus pertinents pour ce type d’étude.

5. CONCLUSIONS

Dans ce chapitre seront présentées les conclusions de l’article basé sur les résultats obtenus dans le chapitre 4 et la théorie vue dans le chapitre 2. Des suggestions concernant les travaux futurs sont également présentées.

5.1 RÉSULTATS DU CLASSEMENT DU VÉHICULE FIAT MAREA 2.4

a) Il a été observé, au cours du processus de classification des pièces d’un véhicule, que le recyclage des véhicules nécessite une main-d’œuvre qualifiée et un équipement adéquat, de sorte que le processus est exécuté dans un court laps de temps, ce qui le rend financièrement viable. Au Brésil, le recyclage des véhicules peut devenir un important générateur d’emplois, car il y a un grand nombre de véhicules hors d’usage abandonnés sur le territoire national, avec le potentiel de mener à bien le processus de recyclage.

b) Il convient de noter que la plupart des pièces trouvées dans le véhicule ont pu être utilisées dans d’autres véhicules du même modèle. Le moteur, en cours de rectification, pourrait être réutilisé. La carrosserie, y compris les portes, le capot, les phares et le couvercle du coffre, était en bon état. Les roues, les systèmes de transmission et le système de suspension étaient également utilisables.

c) Dans une situation quotidienne, le véhicule pourrait être réformé pour être réutilisé. Cependant, il faudrait un investissement élevé dans les pièces et la main-d’œuvre pour sa réutilisation. La meilleure option pour le véhicule démonté serait de séparer la vente de la plupart de ses pièces.

5.2 SUGGESTIONS DE TRAVAUX FUTURS

a) évaluer tous les coûts du processus de recyclage des véhicules. Vérifiez les coûts de main-d’œuvre et de transport pendant la procédure de recyclage. Comparez la valeur des pièces métalliques avant et après leur fusion. Vérifier le prix de toutes les pièces d’un véhicule hors d’usage;

b) Préparer une étude uniquement avec des matériaux non métalliques en fin de vie. Évaluer la possibilité de recycler des articles non métalliques tels que le verre, les plastiques, les caoutchoucs, les mousses et les tissus. Comparer les émissions polluantes et la dépense énergétique pour obtenir des matériaux non métalliques qui composent un véhicule hors d’usage grâce au recyclage;

c) décrire le processus de recyclage des véhicules autres que les voitures hors d’usage, tels que les motocyclettes, les camions et les bicyclettes;

d) Évaluer les coûts d’assemblage d’un atelier de recyclage de véhicules, en vérifiant combien de temps un profit peut être obtenu de ce projet d’entreprise;

e) Réaliser une étude dans le but de fusionner les pièces métalliques classées pour réaliser l’étude des émissions de dioxyde de carbone et de la consommation d’énergie, afin de valider les résultats obtenus dans cet article. Les pièces extraites du véhicule et celles qui n’ont pas encore été extraites seront mises à la disposition de l’université pour des études futures;

f) Concevoir un atelier afin de réaliser des études liées à la pratique du recyclage des véhicules, avec un équipement adéquat et travaillant dans un environnement fermé pour la conservation et le stockage des pièces du véhicule;

g) Comparer les valeurs d’émission de dioxyde de carbone qui n’ont plus été émises en recyclant les matériaux métalliques du véhicule du véhicule étudiés avec la quantité de dioxyde de carbone qui serait émise par le même véhicule lors de la décharge dans un intervalle de temps donné.

RÉFÉRENCES

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[1] Ingénieur en mécanique.

[2] Maîtrise en administration, diplôme d’études supérieures en enseignement de l’enseignement supérieur, MBA en gestion des personnes et en éducation d’entreprise, baccalauréat en administration, technologue en processus de gestion.

[3] Ingénieur en mécanique.

[4] Ingénieur en mécanique.

Soumis : Mars 2021.

Approuvé : Juin 2021.

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