Des outils de surveillance promettent d'améliorer l'efficacité de la transformation des polymères
Les industries de transformation de l'Europe voient de plus en plus la nécessité d'adopter des modèles de fabrication plus durables, afin de soutenir leur compétitivité internationale et la poursuite de leur croissance. Pour cela, il faut trouver et mettre en place des techniques plus «vertes» et des systèmes de traitement plus efficaces, capables de réduire les déchets et les rejets, et d'augmenter le débit. Le projet COOPOL, financé par l'UE, s'est attaqué à ce problème en concevant de nouveaux outils et méthodes, susceptibles de mettre le secteur européen des polymères en tête de la production intensive, durable et à faible impact. «COOPOL visait le secteur des polymères, qui est d'une importance majeure pour l'industrie chimique européenne», explique le coordinateur du projet, le professeur David Haddleton de l'université de Warwick au Royaume-Uni. «En regroupant des universités et des entreprises, nous avons pu améliorer notablement le traitement des polymères, apportant au secteur des avantages tangibles et exploitables.» Les polymères sont partout: des plastiques jusqu'aux adhésifs, leur production augmente tous les ans et le secteur est un grand employeur en UE et dans le monde. Un problème majeur est que beaucoup des produits sont fabriqués dans des réacteurs fermés (par lots) ou semi-fermés, dont les paramètres du traitement (comme la température et l'alimentation) suivent une chronologie bien définie. Des variations inattendues, comme la pureté de l'alimentation, conduisent inévitablement à des variations dans la structure des polymères, au risque d'obtenir des produits hors normes. Le projet COOPOL s'est attaqué à ce problème en concevant un système de surveillance en temps réel de la polymérisation industrielle, assurant un contrôle plus étroit sur les propriétés du matériau, afin d'améliorer les performances et la régularité du traitement. Cette nouvelle approche de contrôle associe des informations au niveau moléculaire, les connaissances sur la chimie de la réaction, la détection en temps réel, un contrôle par modèle prédictif, et des outils d'optimisation économique. En outre, les chercheurs ont utilisé la fabrication en continu au lieu de la fabrication par lots, afin d'améliorer le débit de la production. Un autre résultat important a été la conception d'un capteur fusionné, capable de traiter plusieurs types de données en même temps comme les flux de chaleur, des ondes acoustiques de surface, la température et la conductivité. Les entreprises européennes participant au projet devraient maintenant bénéficier de ses résultats. «De grandes entreprises du secteur des polymères, comme BASF, DSM, Evonik, Arkema et Merck, ainsi que des producteurs de moindre taille comme Synthomer, Scott Bader et Cornelius Specialties, peuvent maintenant améliorer l'efficacité de leurs opérations de polymérisation», souligne le professeur Haddleton. «Les résultats seront aussi utiles aux entreprises de mesure et de sondes, grâce à de nouvelles techniques et applications pour leurs projets, et des PME comme Cybernetica ont pu réaliser sur mesure des systèmes de contrôle et de métrologie. En résumé, ce projet aidera les pays de l'UE à être compétitifs à l'échelle mondiale, en utilisant des processus aussi efficaces que possible.» Le projet s'est achevé officiellement en février 2015, par une démonstration industrielle dans une usine pilote de BASF. «Tout s'est très bien passé», conclut le professeur Haddleton. «Beaucoup de nos résultats ont été publiés dans des revues universitaires internationales du plus haut niveau, et un projet de suivi financé par l'UE cherchera à implémenter totalement nos résultats et à augmenter la complexité des systèmes que nous avons explorés.»
Mots‑clés
Efficacité énergétique, qualité d'une réaction de polymérisation, fabrication continue, modèles de fabrication durable, secteur des polymères