Projet HolyGrail 2.0


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Filigranes numériques pour un recyclage intelligent des emballages

Une technologie éprouvée à grande échelle

Filigranes numériques pour un meilleur emballage
Images reproduites avec l'aimable autorisation de MCC Verstraete
Qu'est-ce qu'un filigrane numérique ?

Les filigranes numériques (DW) sont des codes imperceptibles, de la taille d'un timbre-poste, contenant des informations sur l'emballage et son contenu. Placés sur la surface de l'emballage, ils peuvent être lus par une machine de tri optique équipée d'un module de détection DW pour améliorer les performances de tri en combinaison avec la détection NIR/ VIS sur une trieuse optique standard. Ces codes portent des attributs tels que le type de plastique, la composition et l'utilisation (application alimentaire ou non alimentaire) qui facilitent le tri des déchets d'emballage en vue de leur recyclage.

Sous l'impulsion de l'AIM - European Brands Association et de l'Alliance to End Plastic Waste, plus de 130 entreprises et organisations de l'ensemble de la chaîne de valeur de l'emballage ont uni leurs forces dans le cadre de la Digital Watermarks Initiative HolyGrail 2.0, avec l'objectif ambitieux d'évaluer si cette technologie numérique peut permettre un meilleur tri et des taux de recyclage de meilleure qualité pour les emballages dans l'Union européenne.

Les filigranes numériques se sont-ils révélés efficaces ? 

L'initiative a débuté en 2020 avec l'objectif de prouver la viabilité des technologies de filigrane numérique pour un tri précis et l'analyse de rentabilité à grande échelle. En tant que leader dans le domaine des solutions de tri intelligentes et connectées, Pellenc ST a proposé de soutenir cette initiative en construisant le premier prototype capable de détecter et de trier les emballages enrichis numériquement. Pellenc ST soutient les trois phases définies du projet :

  • Phase 1 : Validation du prototype
  • Phase 2 : Tests semi-industriels au centre de ressources de Copenhague 
  • Phase 3 : Essais industriels dans des installations commerciales de tri et de recyclage en France et en Allemagne

Unité de détection de filigrane numérique

Holy Grail 2.0 Centre de ressources Amager Copenhague
Antoine BOURELY, Pellenc ST Directeur scientifique à Copenhague

Après des tests semi-industriels effectués à l'ARC - Amager Resource Center à Copenhague, le prototype de l'unité de tri Pellenc ST équipé du module Digimarc a été validé avec succès à l'échelle avec des taux moyens de détection de 99 %, d'éjection de 95 % et de pureté de 95 %.

Cette phase a démontré les performances de la technologie et les avantages du point de vue du tri.

Testé sur plus de 125 000 échantillons encodés (260 UGS), il représente plus de 3 tonnes de déchets d'emballages qui ont été compressés et souillés pour coller aux conditions réelles d'un emballage dans un centre de tri après sa collecte à domicile.

Depuis novembre 2022, la phase 3 du projet a commencé avec Pellenc ST qui a installé son prototype chez Wellman France Indorama. Les tests de qualité ont été réalisés avec succès en février (les résultats seront publiés prochainement). 

Cette phase devrait être suivie de près par une installation dans un centre de valorisation des matériaux en Allemagne.
Après la validation technique, cette dernière phase du projet propose une évaluation du tri et du recyclage à grande échelle sur des sites industriels et sur des déchets de post-consommation provenant des sites allemand et danois Marchés. 

Quels sont les avantages des filigranes numériques pour l'industrie du recyclage ? 

En ce qui concerne le tri des emballages en vue de leur recyclage, les filigranes numériques doivent être considérés comme une technologie supplémentaire venant s'ajouter à la spectroscopie NIR afin d'améliorer la qualité du tri et de répondre aux applications de tri qui ne peuvent être traitées avec les technologies existantes.

Un exemple est la capacité d'extraire les emballages utilisés pour les aliments des applications d'emballages non alimentaires. Afin de promouvoir le recyclage en circuit fermé, cette application de tri est essentielle pour garantir la qualité de la matière première pour la PCR.

https://www.youtube.com/watch?v=WooJbFOiQkM

En outre, les tests approfondis de la phase 2 ont prouvé que la combinaison de la détection DW et de la détection dans le proche infrarouge (NIR) améliorait considérablement la qualité du tri. La combinaison de ces deux technologies permet à la trieuse optique de : 

  • Complétez les parties non marquées de l'emballage et identifiez l'objet complet
  • Permettre un tri mixte d'articles marqués et non marqués, comme c'est le cas dans une installation industrielle. 
  • Rejeter les éventuelles erreurs d'encodage sur la base de la détection des matériaux par NIR.

Tri optique avec détection des filigranes numériques

D'après les observations faites lors de ces phases de test, les signaux combinés de détection de filigrane dans le proche infrarouge et de filigrane numérique améliorent la pureté de la sortie triée.

Afin de mieux comprendre et de déterminer la valeur économique de cette technologie, Roland Berger* a été chargé de réaliser une étude de rentabilité pour DW dans le domaine du triage avancé d'ici 2030.
Les résultats montrent que cette technologie a un impact positif sur :

  • Amélioration des taux de recyclage de +5%. 
  • Volumes triés supplémentaires (+40kta sur la base d'une étude de marché en France)
  • 260€/t de prime de prix moyen de la balle 

*Roland Berger 2022 - Étude de cas sur les filigranes numériques dans le domaine du tri sélectif, France 2030

 Où en est-on aujourd'hui ?

Sur la base des tests approfondis qui ont été menés lors de la phase 2 à Copenhague (plus de 125 000 échantillons provenant de 260 UGS), la technologie s'est avérée efficace sur les prototypes de tri optique, avec une moyenne de 99 % de détection et de 95 % d'éjection sur l'équipement de tri Mistral+ à l'adresse Pellenc ST . Outre la validation technique, DW ouvre de nouvelles applications de tri :

  • Tri alimentaire/non alimentaire : assurer la traçabilité complète de la qualité alimentaire du contenu du rPET ou du rPP.
  • créer une matière première de qualité pour les applications plastiques non alimentaires et permettre une meilleure circularité de ces emballages

En tant que tels, les DW ne remplacent pas les solutions de tri dans le proche infrarouge et peuvent être considérés comme une couche technologique supplémentaire permettant d'améliorer les performances de tri et/ou de répondre à de nouvelles applications de tri. D'autres technologies, comme l'intelligence artificielle, pourraient également répondre à certaines de ces applications à l'avenir, mais elles n'ont pas encore atteint le même niveau de maturité. Les DW offrent une traçabilité et une précision uniques grâce aux attributs énumérés avec chaque code (type de polymère, couleur, poids, mono ou multicouche, indice de fluidité, qualité alimentaire, contenu recyclé, etc....).

Néanmoins, les propriétaires de marques et les transformateurs doivent encore être convaincus de mettre en œuvre des emballages plus performants sur le site européen Marchés afin d'alimenter la phase 3.
C'est pourquoi, au début de l'année 2023, l'AIM a lancé l'initiative HolyGrail 2.0 sur le marché pilote français au siège de Pellenc ST en France. Plus de 90 participants ont assisté à une démonstration en direct de l'unité de détection prototype Pellenc ST / Digimarc, et à des discussions pour lancer un marché test en 2024 en France avec un déploiement national des solutions de tri DW au niveau des recycleurs ou des PRF. Les propriétaires de marques sont invités à lancer leurs emballages améliorés dans le commerce de détail français pour tester la solution à grande échelle, en fournissant à toutes les parties prenantes des données réelles sur le potentiel de création de valeur des filigranes numériques pour un tri optimal des déchets d'emballage. 

AIM Digital Watermarks Marché pilote français
Pellenc ST Centre d'innovation pour les essais d'emballages DW

En soutenant l'initiative HolyGrail 2.0, Pellenc ST offre sa longue expérience dans les applications de tri pour accélérer la transformation de l'industrie du recyclage avec des solutions de récupération des ressources plus efficaces. 

Parallèlement à d'autres projets d'innovation, Pellenc ST propose aux propriétaires de marques, aux transformateurs et à l'industrie du recyclage de tester et de valider les solutions de filigrane numérique à l'échelle industrielle. Tant dans notre centre d'innovation (voir photo ci-dessus) que sur des sites industriels.   

HolyGrail 2.0 - le tri intelligent
Digimarc - technologie de tatouage numérique
Centre de ressources Amager

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