Identification de materiaux sur site par LIBS portable et chimiometrie pour le recyclage et la valorisation de dechets

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Le traitement des dechets issus d'installations industrielles impliquent des operations de tri des materiaux permettant de recycler ou de valoriser une partie des matieres. Pour cela, leur identification precise est essentielle afin de permettre l'application des normes liees a la gestion des dechets. Un tel tri selectif peut etre realise sur la base d'analyses chimiques permettant de determiner la composition des materiaux et de les orienter vers les filieres de traitement adaptees (metaux, ciment, beton, alliages, polymeres). Ces analyses peuvent etre realisees par des automates ou bien par des operateurs. Dans ce cas, et compte tenu du flux d'echantillons a analyser, les techniques de mesure rapides et portables sont privilegiees.La spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS pour laser-induced breakdown spectroscopy) consiste a generer un plasma a la surface d'un materiau par ablation laser, puis a determiner sa composition elementaire d'apres le spectre de raies de la lumiere emise [1]. Technique entierement optique, la LIBS est multi-elementaire, rapide, et directe. Elle est ainsi tres bien adaptee a l'analyse de materiaux sur site, notamment par des instruments portables actuellement en fort developpement, en particulier dans le domaine du tri. Pour ce type d'analyse qualitative, les techniques chimiometriques de reconnaissance de formes sont des outils tres efficaces et de plus en plus utilises pour le traitement des spectres LIBS [2].Dans ce contexte, un partenariat a ete mis en place entre le CEA et la societe Ivea Solution afin de developper le systeme portable EasyLibsTM vers une nouvelle version applicative dediee a l'identification de materiaux. Pour cela, une base de donnees de plus de 2500 spectres a ete enregistree avec l'instrument. Puis une methodologie d'identification utilisant la normalisation SNV (standard normal variate) et la methode des K plus proches voisins a ete mise au point pour les quatre familles de materiaux d'interet principal verres, betons, alliages, et polymeres. Pour chacune de ces familles, le retour d'experience industriel sur le tri de materiaux a permis de definir la finesse recherchee dans l'identification (par exemple, le type d'alliage). Enfin, un module logiciel a ete concu, developpe et integre au logiciel de pilotage de l'EasyLibsTM afin de permettre a l'utilisateur de mettre en oeuvre cette methodologie.Les secteurs d'application vises par ce projet couvrent le tri selectif de dechets, la recuperation de matieres valorisables telles que les metaux precieux ou strategiques, la rehabilitation de sites pollues, ou encore le demantelement et l'assainissement d'installations nucleaires.Nous remercions le conseil departemental de l'Essonne (programme ASTRE) pour le soutien financier a ce projet.References[1] Miziolek A. W. et al., Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS). Fundamentals and applications. Cambridge University Press, Cambridge, 2006.[2] Zhang T.-L. et al., Progress of Chemometrics in Laser-induced Breakdown Spectroscopy Analysis. Chinese Journal of Analytical Chemistry 43(6) 939-948, 2015.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.