Spectral methods for online monitoring of polyolefin recycling processes by dissolution/precipitation

Face aux préoccupations croissantes liées à la pollution plastique, le recyclage par dissolution s’impose comme une solution prometteuse pour récupérer des polymères de haute qualité à partir de déchets plastiques complexes. Toutefois, ce procédé implique plusieurs étapes de dissolution, précipitation et éventuelle dégradation rendues plus complexes par la présence d’additifs et la composition hétérogène des charges plastiques, ce qui complique le développement de procédés de recyclage à la fois robustes et sélectifs. Cette thèse aborde deux défis majeurs dans ce domaine : le besoin de suivi en temps réel du procédé, et une compréhension fondamentale approfondie de la dissolution des polyoléfines semi-cristallines. Des outils spectroscopiques in-situ, tels que la spectroscopie Raman, proche infrarouge (NIR) et infrarouge à réflexion totale atténuée (ATR-IR) associés à des modèles chimiométriques avancés, sont développés sur des polyoléfines modèles exemptes d’additifs pour suivre les étapes clés impliquées. Les différentes observations faites sur la cinétique de dissolution sont ensuite approfondies grâce au développement d'une nouvelle technique de calorimétrie différentielle à balayage (DSC) permettant d’évaluer les interactions polymère–solvant à travers le comportement de décristallisation. Les résultats sont validés par comparaison avec les données obtenues par spectroscopie Raman in-situ et appuyés par des modèles de simulations basées sur la diffusion. Cette méthodologie est ensuite appliquée à des plastiques issues de charges post-consommation, en combinant la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse haute résolution (LC-HRMS), la chromatographie d’interaction à gradient thermique (TGIC) et la chromatographie par exclusion stérique à haute température (HT-SEC) aux techniques spectroscopiques in-situ précédemment développées. Cette approche permet d’établir une stratégie analytique complète couvrant la caractérisation du plastique aux différentes étapes. Ensemble, ces résultats démontrent l'efficacité de l'intégration de techniques analytiques complémentaires et de modélisation prédictive pour améliorer l'efficacité, la sélectivité et la durabilité du recyclage des polyoléfines par solvant.