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Didier Perrin remporte le 1er Prix FIEEC Carnot 2021 pour le projet de recherche « Mélanie »

Recherche et Doctorat

Destiné à apporter des solutions pour le tri et le recyclage des déchêts plastiques d’équipements électriques et électroniques (DEEE), le projet de recherche « Mélanie » s’est vu récompensé du 1er Prix FIEEC Carnot, qui récompense chaque année un projet de recherche ayant mené à un réel impact économique.

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Amorcé dès 2015 par IMT Mines Alès en collaboration avec les sociétés Pellenc ST et Suez, puis concrétisé et mis en musique depuis 2016, ce projet est un bel exemple de collaboration ayant mobilisé trois équipes de recherche à IMT Mines Alès. Les résultats sont le fruit d’un travail ayant réuni Jacky Montmain, Abdelhak Imoussaten, François Trousset, et Lucie Jacquin de l’UMR Euromov-DHM, Patrick Ienny et Anne-Sophie Caro de l’UMR LMGC, ainqi que José-Marie Lopez-Cuesta, Didier Perrin, et Charles Signoret de l’UPR PCH

Au travers de 2 thèses, 10 publications et 4 conférences internationales, il a permis de mettre au point une machine de tri/identification hyperspectrale moyen-infrarouge (La « Black ») permettant enfin la reconnaissance et le tri des plastiques colorés, sombres et noirs. Les erreurs de tri sont minimisées par intelligence artificielle au moyen de classifieurs prudents, ayant comme résultats une meilleure valorisation des matières premières issus du recyclage.

Objectifs de la coopération académique/industrielle :

Le projet FUI 20, additionné d’un financement FEDER/Région Occitanie, « Mélanie », regroupant l’IMT Mines Alès, Suez et Pellenc ST, a eu l’ambition d’apporter des solutions techniques et scientifiques nouvelles pour pérenniser la filière du tri et du recyclage des (DEEE) ainsi que les résidus de broyage automobile (RBA), par la fabrication d’une machine de tri Moyen-Infrarouge (MIR) spécialement dédiée à l’ensemble du gisement plastique DEEE et RBA, et notamment ciblée sur la forte proportion de plastiques sombres (près de 50% en masse) impossibles à séparer par les méthodes spectroscopiques traditionnelles comme le proche-infrarouge (PIR). Aussi, l’innovation proposée s’est située à plusieurs niveaux : 1. En Amont en termes d’identification par intelligence artificielle (IA) de l’ensemble de la gamme de plastiques opérée grâce à l’apprentissage « prudent » ainsi qu’aux différents traitements de données incertaines et complexes des plastiques à trier en fonction des classes de matériaux retenus, et 2. En Aval afin d’atteindre un niveau de performances optimal de la matière par tolérance d’un taux d’impuretés et « d’erreurs de tri » compatibles avec les cadences et la technicité des futures machines de tri MIR. Ces deux thèses, en lien avec les travaux menés sur caméra hyperspectrale MIR (Pellenc ST) et validations matière sur site industriel (Suez Norval), ont permis de fixer des exigences raisonnées en termes de qualité du tri et d’élaborer des matériaux performants tout en fiabilisant la machine MIR.

Dates et étapes de la coopération entreprise laboratoire :

Le projet Mélanie s’est effectué entre 2016 et 2021 au travers de deux thèses de doctorat relatives au traitement de données incertaines (tri) et à l’élaboration de matières premières issues du recyclage (valorisation). Menées en parallèle, une première étape d’intégration de capteurs dédiés au tri MIR des plastiques dans une machine de tri industrielle a d’abord été entreprise pour reconnaître l’ensemble des plastiques, y compris noirs. Les nouveaux capteurs MIR ont été sélectionnés par Pellenc ST en fonction de l’état de l’art et de leur compatibilité avec une machine de tri en ligne. Par ailleurs, ces plastiques ayant des natures de matériaux très variées et pouvant s’altérer rapidement en termes de composition, certaines techniques d’analyses de surfaces ne pourront plus reconnaître la résine à cœur, engendrant des erreurs de tri. Aussi, afin de prendre des décisions rapides et fiables fort de ces données « incertaines », et basée sur l’IA, IMT Mines Alès a alors pu mettre au point de nouveaux types de classifieurs de tri dits « prudents » tenant compte à la fois des temps d’analyse de l’échantillon et de prise de décision (tri) très courts (milliseconde), ainsi que de la présence de noir de carbone entachant fortement l’information sur la nature du matériau. Une seconde étape « valorisation », en relation avec les capacités du tri MIR amont, a étudié la maximisation des performances des matières issues du tri au travers de bonnes stratégies d’utilisation de compatibilisants adaptés ou d’acceptabilité de phases minoritaires.

Ce prix, délivré par Philippe Véron, président de l’association des Instituts Carnot, est une nouvelle reconnaissance de l’engagement scientifique des équipes de recherche IMT Mines Alès orientée vers les besoins de la société.