Recycler les plastiques « non recyclables » : la bi-injection ouvre une nouvelle voie

À Oyonnax, au cœur de la Plastics Vallée, Ayoub Agourram, doctorant à l’INSA, explore un procédé innovant pour réintroduire dans l’économie circulaire des plastiques jusqu’ici impossibles à recycler. Grâce à la bi-injection, il cherche à concilier performance, esthétique et durabilité. Une recherche appliquée qui repense la vie du plastique, de sa production à sa réutilisation.

Jugés irrécupérables, incinérés ou enfouis : chaque année, sur les 6 millions de tonnes de plastiques consommées en France (50 millions en Europe), 60% ne sont pas recyclées. Quant à la fraction qui échappe à ces filières de traitement ou de stockage, elle finit dans l’environnement et devient alors extrêmement polluante.

C’est sur le campus d'Oyonnax, en pleine Vallée du plastique, région française emblématique de la plasturgie, qu’un jeune chercheur s’attelle à transformer ce défi écologique en innovation industrielle. Son sujet de thèse pourrait bien changer la donne : « Adaptation du procédé de Bi-injection aux matières plastiques recyclées imparfaitement triées».

Ayoub Agourram, doctorant à l’INSA Lyon, en manipulation sur une presse de bi-injection. © INSA Lyon

Formé au Maroc puis en France, Ayoub Agourram explique : « Le taux de recyclage est actuellement très dépendant de la pureté des flux de déchets, mais dans la réalité, l’ampleur des tonnages de déchets plastiques rend impossible la séparation parfaite par famille de polymères. En raison de la multiplicité des types de polymères employés pour des applications très diverses, on doit s’attendre à un tri imparfait. Jusqu’ici, ces matières non pures sont très peu valorisées de façon circulaire, et sont soit incinérées, soit enfouies ».

Dans le cadre de sa recherche, le doctorant ne cherche pas seulement à optimiser l’esthétique ou la performance : il veut aussi démontrer que la bi-injection peut devenir un levier du recyclage des plastiques dits « non recyclables » : « L’idée, insiste-t-il, c’est de déplacer le paradigme actuel. Au lieu de viser la pureté parfaite des matières à recycler, on travaille sur la robustesse du procédé. Si l’on ne peut pas trier ces mélanges, alors faisons en sorte de pouvoir les réutiliser tels quels. »

Transformation directe des déchets en ressources

Mais alors, la bi-injection, qu’est-ce que c’est ? Aussi appelée « injection bi-matière », il s’agit d’un procédé industriel qui consiste à injecter deux matières plastiques différentes dans un même moule pour former une seule pièce, dont le cœur est constitué d’une première matière, et la seconde constitue la « peau », c’est-à-dire la couche externe qui enveloppe l’objet. Cette association cœur-peau permet de combiner plusieurs propriétés : rigidité et toucher (soft), résistance et esthétique, étanchéité et confort.

On la retrouve partout dans notre quotidien : dans les poignées antidérapantes des outils, les touches de clavier, les pare-chocs ou encore les dispositifs médicaux. Ce savoir-faire permet de gagner en performance tout en limitant les étapes d’assemblage. 

Concrètement, le travail d’Ayoub Agourram consiste à tester l’association de plastiques mélangés, représentatifs de flux de déchets – en l’occurrence le polypropylène (PP) et le polyéthylène (PE) – pour créer des pièces par bi-injection. Ces matériaux issus d’un tri imparfait servent de cœur à la pièce, recouverte de la fameuse « peau » de matière vierge ou de matière recyclée mais parfaitement triée. Cette couche externe garantit la qualité visuelle et la résistance mécanique de l’objet, tout en masquant les imperfections du recyclé.

Schéma du procédé de bi-injection © INSA Lyon

Là où le recyclage classique échoue, la bi-injection offre ainsi une voie prometteuse : celle de la transformation directe des déchets en ressources.

« À ce stade, l’équipe a déjà injecté des plaques “sandwich” (cœur composé de mélanges de plastiques recyclés / peau vierge), une étape expérimentale concrète avant la fabrication de pièces fonctionnelles, détaille le chercheur. Les matériaux et les pièces font l’objet de caractérisations mécaniques, thermiques, rhéologiques, microstructurales, géométriques... Les résultats sont ensuite confrontés à des simulations numériques (logiciel Cadmould de Simcon) pour mieux comprendre les écoulements complexes dans le procédé et étudier les conditions de la robustesse face à la variabilité des polymères issus de tri imparfait. »

Une dynamique de transition engagée sur le territoire

Ces travaux s’adressent directement aux industriels de la plasturgie et aux transformateurs de polymères, confrontés à la difficulté de valoriser leurs déchets plastiques mélangés. Emballages, tuyaux, pièces automobiles… Tous les déchets contenant des polyoléfines (PP/PE) sont concernés. Grâce à la bi-injection, ces matériaux peuvent retrouver une seconde vie dans une large gamme d’applications.

Vue aérienne du campus de l’INSA Lyon à Oyonnax, au cœur de la Plastics Vallée. © INSA Lyon

Le projet de thèse d’Ayoub Agourram est soutenu par le Programme d’Investissement d’Avenir (PIA) et illustre une recherche appliquée au service de l’industrie et des territoires, en faveur d’un modèle plus durable et circulaire. Porté par le laboratoire Ingénierie des Matériaux Polymères (IMP [1]) et mené en collaboration avec le laboratoire Matériaux, Ingénierie et Science (MatéIS [2]) ainsi que le Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures (LaMCoS [3]), ce travail associe les expertises complémentaires de la mécanique, de la science des matériaux et de la mise en forme des polymères. 

« Au-delà de l’innovation scientifique, le projet s’inscrit pleinement dans la dynamique de transition engagée sur le territoire d’Oyonnax, indique Ayoub Agourram. L’objectif est d’accompagner la mutation de ce bassin industriel vers des modèles de production plus responsables, qui concilient savoir-faire historique et enjeux environnementaux contemporains ». 

En articulant recherche, innovation et ancrage territorial, cette thèse contribue ainsi à repenser l’avenir de la plasturgie dans une logique de développement durable et de responsabilité sociétale.

[1] IMP - Ingénierie des Matériaux Polymères - UMR 5223, sous la tutelle de INSA Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Université Jean Monnet Saint-Étienne et le CNRS.

[2] MatéIS - Matériaux : Ingénierie et Science - UMR 5510, sous la tutelle de INSA Lyon, de Université Claude Bernard Lyon 1 et du CNRS.

[3] LaMCoS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures - UMR 5259, sous la tutelle de l’INSA Lyon (tutelle principale) et du CNRS.