Évaluation de différentes stratégies de démantèlement de la carcasse d'un avion

À l'époque où la gestion durable de notre environnement et de notre société est une considération grandissante, la question de la fin de vie des avions se pose. Avec le durcissement des réglementations et les politiques de réduction de coûts d'exploitation, les avions sont de plus en plus souvent retirés du service avant leur fin de vie opérationnelle. Cependant, les réglementations n'affectent pas seulement la durée de vie opérationnelle des avions. Dans le futur, il y a de grandes chances pour que la fin de vie des avions soit tout aussi réglementée que la fin de vie des voitures. De nos jours certains déserts servent de tombeau pour les carcasses d'avions, mais qu'en sera-t-il dans quelques années? Le recyclage des carcasses d'avions n'est pas une opération à très haute valeur ajoutée, comme la revente des pièces d'occasions, cependant un tri intelligent et en regard du marché peut permettre d'augmenter la plus value. A l'échelle du cycle de vie de l'avion, recycler ses matériaux permet de réduire l'impact global de celui-ci, et permet aussi de réduire la pollution et l'occupation des sols, même si les principaux impacts générés par les avions sont créés pendant la phase d'utilisation de celui-ci. De même, si la recyclabilité des aéronefs est étudiée à la source, c'est-à-dire lors de sa conception, cela permettra de réduire l'utilisation de matériaux non-recyclables et dangereux. La plus grande difficulté du recyclage des carcasses d'avions est due à l'utilisation de matériaux qui sont mélangés et attachés les uns aux autres. Grâce à une étude thermodynamique nous avons montré quelles concentrations d'éléments alliés dans un bain de fusion pouvaient être réduites. En faisant appel à l'énergie libre de Gibbs, nous avons évalué une partie des réactions se déroulant dans un bain de fusion d'aluminium lors de l'injection de dioxygène, de bore, et de chlore. Nous nous sommes focalisés sur les réactions formant des composés bi-éléments, comme l'oxyde de lithium ou le chlorure de magnésium. Nous avons pu montrer que les 6 éléments réagissant lors de ces réactions sont le lithium, le magnésium, le nickel, le titane, le vanadium et le zirconium. Il est nécessaire de rappeler que les taux d'impureté pour les alliages utilisés dans l'aéronautique sont faibles, notamment ceux du fer et du silicium. Le problème majeur du recyclage des alliages d'aluminium vient du fait que certains attachements sont en aciers, et ne sont pas séparés des aluminiums. Lors de la fonte, le fer se lie très facilement avec l'aluminium et le retirer est coûteux et compliqué. La séparation de ces pièces perturbatrices peux être réalisée avant le broyage des pièces ou après. Les filières de tri actuelles permettent déjà, à une certaine échelle, d'effectuer un tel type de tri.

Abstract

At the time when sustainable development of our environment and our society become more and more considered, the issue of the end of life of aircraft arises. With the tightening of regulations and policies to reduce operating costs, aircraft are increasingly removed from service before the end of their operational life. However, the regulations do not only affect the operational life of the aircraft. In the future, there are great chances that the aircraft end of life will be also regulated as the car end of life. Nowadays some deserts serve as a tomb for airplanes skeletons, but what will happen in a few years? Recycling the skeleton is not an operation with very high added value, such as reselling used parts, however intelligent sorting and facing the market can increase the gain. At the level of the aircraft life cycle, recycling its materials reduces its overall impact, and also helps to reduce pollution and land use, even if the main impacts generated by planes are created during the use phase. Similarly, if the recyclability of the aircraft is studied at the source, that is to say in its design, this will help to reduce the use of nonrecyclable materials and dangerous compound. The greatest difficulty for recycling aircraft skeletons is that different materials are mixed and attached to each other. Through a thermodynamic study we showed what concentrations of alloying elements in a molten bath could be reduced. By using the Gibbs free energy, we evaluated some of the reactions taking place in a molten bath of aluminum during the injection of oxygen, boron, and chlorine. We focused on the reactions forming dual elements compounds, such as lithium oxide or magnesium chloride. We have shown that the six elements able to react when these reactions occurs are the lithium, the magnesium, the nickel, the titanium, the vanadium and the zirconium. It is necessary to remember that the impurities for alloys used in the aerospace industry are lower and especially those of iron and silicon. The major problem of recycling of aluminum alloys is that some attachments are made from steels, and are not separated from aluminum. Iron binds too easily with aluminum and removing it is expensive and complicated. The separation of these disturbing parts can be performed before or after shredding parts. Present sorting pathways already permit at a certain scale, to make this type of sorting. Adding some type of sorting, such as the LIBS or the use of dry ice blasting can help to increase the purity of the alloys obtained. On the other hand, the number of different aircraft being relatively small, it is possible to develop specific methods to recycle specific aircraft and this according to the technologies available at the end of life of the aircraft. In this context we have studied the wing of a Canadair Regional Jet 200.