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05/10/2017

Visiopur, le garant de la qualité des broyats made in France

Chaque année, Aliapur affecte autour de 200 000 tonnes de pneumatiques usagés à la valorisation en cimenterie. En dépit de ces volumes importants, la demande des industriels dépasse souvent les tonnages disponibles. Une des raisons de cet engouement est le Visiopur, outil de contrôle qualité d'Aliapur. Logiciel d’analyse couplé à un caisson de photographie, le Visiopur a été développé en interne dès 2007 et n'a cessé de se perfectionner en une décennie. Il est exclusivement dédié à la production des broyats de pneus de la filière Aliapur et permet de fournir, à chaque client, des produits sur-mesure, strictement conformes à ses besoins. 12 000 lots de broyats ont été prélevés et analysés en dix ans, soit plus de 3 millions de pièces mesurées.
Le point de vue d'Adrien Zambon, ingénieur, chef de projet R&D chez Aliapur

 

La valorisation énergétique du pneu est une solution alternative aux énergies fossiles utilisée par l’industrie cimentière depuis les années 1970. La composition du pneu est stable et connue. Il existe d'ailleurs une norme américaine qui lui est consacrée : ASTM D6700-01 "Standard Practice for Use of Scrap Tire-Derived Fuel". Son succès est dû à son PCI élevé de 25-30 MJ/kg (comparable au charbon et au pet coke), à son homogénéité, ainsi qu’à sa facilité de stockage et de manipulation. Les cendres de combustion sont elles aussi utilisées, puisqu’elles sont composées majoritairement de fer et de silice, deux des constituants principaux du clinker -le futur ciment.

La présence de biomasse dans le pneu, principalement de caoutchouc naturel, est aussi un bonus non négligeable car il permet de diminuer les facteurs d'émissions de CO2 par rapport aux énergies fossiles. Une étude menée par Aliapur a permis de déterminer les taux de biomasse moyens : 18,9% pour les pneus tourisme et de 28% pour les pneus poids-lourds, avec de faibles variations par rapport à d'autres combustibles alternatifs comme les déchets d'ordures ménagères.

Dans les fours des cimenteries, les pneus peuvent être utilisés entiers ou bien sous forme de broyats, c’est-à-dire de morceaux proprement découpés. Un mélange de broyats comporte des morceaux de différentes tailles -de 25 à 300 mm. La composition globale des broyats est identique à celle des pneus entiers : du caoutchouc, du métal et du textile.

La taille des broyats est définie par la taille des cribles (tamis) sur la ligne de production. Le contrôle qualité sur le produit fini n'est pas monnaie courante. Quand il est réalisé, c'est à la main en mesurant un à un chaque broyat d'un lot représentatif. Cependant, la forme tridimensionnelle des broyats est complexe : la longueur mesurée peut parfois varier d'un opérateur à l'autre.

Un effort de normalisation

Depuis 2010, le travail sur la norme européenne EN 14243 a permis une avancée majeure. Ce texte précise les procédures d'échantillonnage et de préparation d'échantillons représentatifs. Il donne aussi la définition de la taille d'un broyat, taille définie par sa plus grande longueur projetée. Cette méthodologie assure des mesures reproductibles. Surtout, elle permet aux et producteurs de broyats et à leurs clients cimentiers de s’accorder sur la qualité du combustible alternatif à fournir.

Ce protocole manuel à l'avantage d'être facile à mettre en place et de ne nécessiter aucun équipement coûteux, mais il est laborieux et chronophage. Cela n'incite donc pas forcément les producteurs à réaliser des contrôles réguliers, ce qui peut nuire à la qualité des produits. En outre, la méthode manuelle a parfois des limites : c'est le cas des fils métalliques (appelés « barbules ») qui peuvent éventuellement dépasser des broyats et ne sont pas pris en compte dans la norme. Les fils de plusieurs broyats peuvent alors s'entremêler et, ainsi, créer des agrégats bloquant la chaîne de convoyage vers le four de cimenterie. Un incident qui n’est pas tolérable pour des clients demandant des broyats calibrés.

Une innovation dans le contrôle qualité

Depuis 2004, les broyats d’Aliapur sont produits chez 12 entreprises prestataires dotés de broyeurs dédiées. Un contrôle qualité efficace étant indispensable pour fournir à l’industrie cimentière un combustible de qualité constante, le service Recherche & Développement d’Aliapur a travaillé dès 2005 sur un système de mesure automatisé.

Dans un premier temps a été envisagé de mettre en place un contrôle direct sur la ligne de production. Mais cette option aurait nécessité des équipements complexes et, surtout, excessivement coûteux à cause de la forme tridimensionnelle et aléatoire des broyats, et de la présence de résidus (appelés « fines ») et de fils métalliques libres. Il fallait donc trouver une alternative abordable, rapide et précise. C’est ainsi qu’a été mis au point le Visiopur, à la fois outil et logiciel.

En 2007, Aliapur a déployé cette solution intégrée et brevetée sur toutes ses plateformes. Le principe est de déterminer, via une analyse d'image, la conformité d'un lot de broyats au format demandé. A chaque format correspondent plusieurs indicateurs permettant de décrire la forme et la morphologie des broyats. Aliapur a défini une gamme de quatre formats : XSmall (35‑80 mm), Small (35‑110 mm), Medium (40‑140 mm) et Large (50‑200 mm).

Les premières étapes du protocole sont identiques à celle de la norme EN 14243. Un échantillon représentatif est d'abord prélevé sur la ligne de production et pesé. Puis les fines (<20 mm) et les fils métalliques libres sont séparés de l'échantillon et pesés également. Le pourcentage massique de chacune de ces fractions est intégré dans le rapport final.

L'étape suivante est la mesure automatisée des broyats restants. Pour cela, ils sont disposés sur un fond blanc dans un caisson de photographie fermé, de 1 m de côté et doté d’une caméra. Ce caisson est couplé à un logiciel permettant de faire la différence entre les broyats, les ombres et les barbules. Un algorithme calcule ensuite les dimensions des broyats, ainsi que le nombre et la taille des barbules, en accord avec la norme EN 14243. Quatre indicateurs sont généralement retenus :

  • Le pourcentage de broyats dont la taille est dans la gamme définie
  • Le pourcentage de broyats dont la taille est supérieure à une limite donnée
  • Le pourcentage de broyats comportant des barbules
  • Le nombre moyen de barbules par broyat

A noter que cet outil est également utilisé par les prestataires pour leur propre compte, afin de calibrer leur chaîne de production : si nécessaire, ils peuvent ainsi ajuster les paramètres de coupe de leurs lignes de broyage.

Le retour d'expérience

Les données accumulées depuis 2007 donnent désormais à Aliapur un recul technique d’une décennie sur la performance et la durabilité des broyeurs, autant que sur les cadences de production. En 10 ans, 12 000 lots de broyats ont été prélevés et analysés et plus de 3 millions pièces mesurées. Si de grandes disparités sur la qualité des broyats avaient pu être observées lors des premières mesures, la production est devenue homogène dès la 3e année d’utilisation du Visiopur, quels que soient la nature des pneumatiques, le type de broyeur et la technologie de coupe utilisée.

Le Visiopur est aussi un outil adaptable : de nouveaux formats sur-mesure peuvent facilement être produits afin de répondre au mieux à la demande de chaque client. C’est ainsi, par exemple, qu’a été mis au point le format XSmall pour un client qui a strictement exigé des broyats d’une taille inférieure à 100 mm.

Enfin, le Visiopur est dans un processus d’optimisation continu. En 2017, Aliapur a déployé une version en ligne du logiciel : les mesures sont désormais réalisées via une interface web, et directement envoyées sur un serveur distant, donnant ainsi en temps réel à Aliapur une vision globale de la qualité de la production.