Définition

La conception pour le démantèlement (aussi appelée conception pour le recyclage, ou conception pour le désassemblage) regroupe les pratiques permettant d’optimiser la manière dont sera traité un produit en fin de vie, ainsi que d’optimiser la séparation des composants et des matériaux en vue de leur valorisation ultérieure (réparation, recyclage, valorisation énergétique). La conception pour le démantèlement s’applique autant pour un produit destiné à être démonté que pour un produit destiné à subir une étape de broyage. Les considérations sont notamment liées aux choix et à l’association des différents matériaux qui constituent un produit mais également à l’assemblage et aux liaisons mécaniques entre les composants et sous-ensembles de ce produit.

Pourquoi la conception pour le démantèlement

Objectifs

Le principal objectif de la conception pour le démantèlement est d’intégrer dès la conception les problématiques liées à la fin de vie d’un produit. Il est en effet plus efficace d’adapter un produit en fonction des filières de démantèlement (recyclage) susceptibles de le traiter en fin de vie que l’inverse. Il n’est pas possible pour des raisons d’ordre économique ou technique de séparer et de recycler l’intégralité des constituants d’un produit (M.A. Reuter & al), il convient donc que le choix des matériaux et leur assemblage soient le plus adaptés en vue du démantèlement.

L’objectif du démantèlement est également de faciliter la réparation. Cela permet ainsi de prolonger la durée de vie « en service » d’un produit, ou durée de détention totale (plusieurs vies au travers de plusieurs utilisateurs différents) et évite ainsi la production directe de déchets.

La conception pour le démantèlement a donc pour but de faciliter :

РLa r̩utilisation ;

РLe r̩emploi ;

– La remise à niveau/en état ;

– Le recyclage.

« Réutilisation, réemploi, remise à niveau/en état, le recyclage » quelles différences ?

• Premier cas de figure, le produit n’est pas en fin de vie :

– Il peut être mis à niveau, exemple : on change un ou plusieurs composants d’un ordinateur (mémoire vive, processeur, carte graphique, etc.) pour continuer à l’utiliser.
– Il peut être remis à neuf, c’est le cas d’un retour d’un produit pendant sa période de garantie. Remis à neuf, il peut être à nouveau utilisé.

• Second cas de figure, le produit a atteint la fin de sa première vie (c’est à dire que son propriétaire souhaite s’en séparer) :

– Il est en état de marche, il peut faire l’objet d’un réemploi. C’est le cas des parcs informatiques de certaines entreprises qui sont renouvelés à intervalle régulier.
– Il ne fonctionne plus, mais il peut être réparé. Après réparation, le produit pourra être réutilisé. Exemple : un téléphone portable dont on va changer la batterie, une machine à laver dont la courroie doit être remplacée; etc.

• Dernier cas de figure, le produit ne fonctionne plus et ne peut être réparé. Dans ce cas, le produit sera recyclé.

Enjeux

Les choix techniques réalisés lors de la phase de conception d’un produit sont primordiaux pour la « performance » d’un produit vis-à-vis de son démantèlement. On estime que seulement 10 à 20% des coûts et bénéfices du recyclage sont imputables à l’optimisation du procédé de recyclage, quand 80 à 90% de ces coûts sont déterminés au moment de la conception (Etude : Desai, A., Mitak A.)

Plus généralement, les enjeux de la conception pour le démantèlement sont de :

РPr̩server les ressources en mati̬res premi̬res,

РR̩duire la quantit̩ de d̩chets non valorisables qui partent en enfouissement,

– Faciliter l’atteinte des objectifs réglementaires de recyclage.

Principes de la conception pour le démantèlement

La conception pour le démantèlement s’articule autour des trois grands principes suivants :

Choix et utilisation des matériaux

– Prendre en compte la quantité de matière recyclable dans un produit et le coût de reprise de la matière recyclée :

Le recyclage d’un produit ne sera pertinent que s’il est possible de le séparer (manuellement ou mécaniquement) en flux de matériaux suffisamment purs (M.A. Reuter and A. van Schaik – 2012). Le choix des matériaux est notamment conditionné par le type de traitement que subira le produit en fin de vie. Suivant le coût de reprise des matières recyclées, le choix d’un démontage manuel ou mécanique s’avèrera plus approprié. Ce choix dépendra de la quantité de tels ou tels matériaux pouvant être extraits d’un produit, mais aussi de la vitesse d’extraction possible de ces matériaux.

Le tableau ci-dessous donne un ordre de grandeur pour quelques matériaux, de la quantité (en grammes par minute) de matériau qu’il faut extraire d’un flux de déchet pour que l’activité soit économiquement viable.

Matériaux précieux
	Or	0,05
	Palladium	0,14
	Argent	5,1
Métaux
	Cuivre	300
	Aluminium	700
	Acier	50000
Plastiques
	PEE	250
	PC, PM	350
	ABS	800
	PS	1000
	PVC	4000
Autre
	Verre	6000

Tableau 1: quantités économiques d’extraction de quelques matériaux (en g/min)

Exemple : Pour que le recyclage de l’ABS soit rentable, il faut être capable de trier 800g d’ABS en une minute à partir d’un flux de déchets. En revanche, pour que l’extraction et le recyclage de l’or contenu dans des déchets soit rentable, il suffit de parvenir à en extraire 50mg (0.05g) dans le même laps de temps.
 

РMarquer les pi̬ces (plastiques) :

Concernant les pièces en matières plastiques, l’une des principales mesures de conception en vue du démantèlement est le marquage des pièces. Ce marquage est défini par les normes ISO 11469 et ISO 1043-1 à 1043-4.

Le marquage peut :

• Permettre d’identifier et trier rapidement une pièce suivant le type de plastique utilisé.
• Contenir un nombre non négligeable d’informations comme les retardateurs de flammes utilisés, les charges ou tout autre type d’additifs.
• S’adapter aux pièces composées de plusieurs matières plastiques.

Pour être efficace, le marquage doit pouvoir rester lisible sur toute la durée de vie de la pièce qui le porte, c’est pour cela qu’il est conseillé que le marquage ait lieu au moment du moulage de la pièce, ou par gravure. Les étiquettes sont notamment à proscrire pour la contamination qu’elles peuvent engendrer lors du recyclage. De même la peinture peut être sujette à l’effacement.

Les normes ne définissent pas d’emplacement spécifique pour le marquage des pièces plastiques. Néanmoins, pour être pertinent, il convient que celui-ci puisse être visible à tout moment du cycle de vie du produit et notamment durant les phases de fabrication, de réparation ou de fin de vie du produit. Il est donc possible de réaliser plusieurs marquages à différents endroits. Cela ne doit néanmoins pas compromettre des considérations relatives à l’esthétique du produit.

РChoisir des mat̩riaux avec des propri̩t̩s physiques qui permettent de les s̩parer :

Concernant le choix des matières plastiques, afin de permettre la séparation par tri densimétrique des différents polymères, il convient que les polymères utilisés aient des densités différentes d’au moins 0.15 g/cm³.

Tableau 2 : densité de différents polymères
De plus, les matériaux laminés sont à éviter du fait de la difficulté de séparation des matériaux employés. Enfin, il convient que dans les cas où les matériaux ne peuvent pas être séparés, ceux-ci soient compatibles pour le recyclage (cf. fiche Conception des pièces en matières plastiques).

– Utiliser les traitements de surface à bon escient :

Concernant les métaux, les règles de conception pour le démantèlement consistent à éviter le recours aux revêtements de surface, notamment lorsque ceux-ci réduisent la recyclabilité des matériaux (diminution des performances du matériau recyclé, cf. tableau 3). De plus, les alliages vont amener des éléments d’apports dans les matériaux recyclés qui peuvent être indésirables : il convient donc d’en limiter le recours (ex : traitements de surface sélectifs).

Métal considéré	Contaminants lors du recyclage
Acier	Cuivre, étain, zinc, plomb, aluminium
Aluminium	Fonte, acier, chrome, zinc, plomb, cuivre, magnésium
Zinc	Fonte, acier, plomb, étain, cadmium

Tableau 3 : Exemples de contaminants pour le recyclage des métaux

Conception des composants et structure du produit

Le second axe pour la conception en vue du démantèlement concerne la structure du produit. Les règles relatives à la structure d’un produit sont :

РCr̩er une structure hi̩rarchique.

– Penser à avoir une conception modulaire.

– Regrouper les pièces d’usure pour assurer leur remplacement simultané.

– Réduire le nombre et le type d’opération nécessaires au démantèlement du produit (cf. § 3.3 choix et utilisation des moyens de fixations).

РStandardiser / R̩duire le nombre de composants.

РR̩duire le nombre de mat̩riaux dans un assemblage.

РDiviser le produit en modules fonctionnels, et en sous-assemblages (interchangeable, r̩parable).

– Eviter de peindre les pièces plastiques (problèmes d’identification ou de contamination lors du recyclage).

– Eviter autant que possible l’utilisation de pièces en matériaux laminés.

Choix et utilisation des moyens de fixations

Enfin, le dernier axe de conception en vue du démantèlement concerne le choix et l’utilisation des moyens de fixations. Le choix des fixations intervient aussi bien dans l’aptitude d’un produit à être réparé (temps nécessaire et coût associé) que dans sa capacité à être démonté ou broyé en fin de vie (séparation et libération des différents matériaux).

Facteurs ayant un impact pour le démantèlement	Pistes d'amélioration
Le type et le nombre de fixations	✔ Choisir des fixations faciles à désassembler
	✔ Permettre l'accès aux éléments de liaisons
	✔ Réduire le nombre de fixations
	✔ Utiliser des fixations standards
	✔ Préférer les liaisons de type clipsées
	✔ Réduire le nombre et le type de fixations dans un assemblage
	✔ Dans le cas où des fixations métalliques sont utilisées, préférer des métaux ferromagnétiques afin de permettre un tri magnétique lors du démantèlement (attention toutefois à la corrosion qui pourrait rendre un démontage difficile)
La visibilité des éléments de fixation	✔ Faciliter l'accès aux fixations (ex: trous débouchant)
	✔ Marquer les liaisons non visibles
	✔ Eviter l'utilisation de liaisons cachées
Les conditions d'assemblage	✔ Permettre un démontage automatisé
	✔ Favoriser l'utilisation d'outils standards
	✔ Utiliser des matériaux à mémoire de forme permet un désassemblage actif (ex: en fonction de la température)
	✔ Ne pas perturber les opérations de désassemblage par la présence de fluide ou de gaz

Quels que soit les moyens de fixations utilisés, les pièces à désassembler doivent avoir les caractéristiques suivantes :

• Bonne accessibilité,
• Faible volume,
• Faible poids,
• Peu fragiles,
• Non dangereuses.

Les fixations doivent prendre en compte l’utilisation finale des pièces afin de choisir les plus adéquates possible :

• Réutilisation/réemploi,
• Remise à neuf,
• Recycage matière,
• Incinération.

Le tableau suivant compare différents types de fixations au regard de leur comportement vis-à-vis de la recyclabilité, du désassemblage, de la précision de la liaison ou de la capacité de chargement :

Tableau 4 : aptitude de plusieurs types de liaisons selon différents critères (recyclabilité, désassemblage, jonction, chargement) – Source VDI 2243