Certes l’idée de transformer des déchets en matière première pour fabriquer de nouveaux objets n’est pas nouvelle, mais celle de Swaleh Owais et Reiten Cheng, deux étudiants de l’Université McMaster de Hamilton au Canada, est pour le moins originale puis qu’il s’agit de recycler des bouteilles d’eau en filament pour les imprimantes 3D directement dans les pays en voie de développement. C’est ce qui leur a valu le prix du développement durable des James Dyson Award 2022.

Alors que leurs études les avaient amenés à travailler dans un FabLab au Rwanda, Swaleh Owais et Reiten Cheng, deux étudiants de l’Université McMaster de Hamilton au Canada, ont pris conscience que de nombreux habitants ne pouvaient pas utiliser les imprimantes 3D mises à leur disposition, en raison du prix élevé des filaments importés dans le pays, environ 4 fois plus chers au kg que dans les pays occidentaux.

Parallèlement, ils ont aussi constaté que le Rwanda manquait cruellement  d’infrastructures pour recycler les bouteilles en plastique. D’où l’idée de faire d’une pierre deux coups en recyclant localement des bouteilles d’eau en plastique en les transformant en filament destinés à alimenter les machines d’impression 3D.

1 bouteille de 500 ml égale 3 m de filament

Ils ont mis à profit leur compétence en ingénierie pour développer une machine peu coûteuse qui transforme les bouteilles en PET (polytéréphtalate d’éthylène) en filament pour imprimante 3D. Dans un premier temps, le Polyformer découpe les bouteilles en plastique en longues bandes. Celles-ci sont ensuite fondues pour obtenir une pate qui est extrudée à travers une filière pour créer un filament de 1,75 mm de diamètre, qui est refroidit en sortie de buse, avant d’être enroulé autour d’une bobine. Une bouteille standard de 500 ml peut ainsi fournir jusqu’à 3 m de filament.

« En transformant des bouteilles en plastique usagées en filament pour imprimante 3D, Polyformer contribue à réduire la quantité de déchets mis en décharge et fournit un matériau de bonne qualité, bon marché et abondant, aux ingénieurs et aux concepteurs, notamment dans les pays en voie de développement confrontés au prix élevé de l’importation de filaments pour imprimantes 3D. Leur idée offrira à d’autres inventeurs de nouvelles possibilités pour prototyper leurs idées grâce à l’impression 3D », a expliqué Sir James Dyson, fondateur et ingénieur en chef de Dyson, lors de la remise de leur prix lors des James Dyson Award 2022.

Vers une gamme de machines simples

Mais les jeunes étudiants n’entendent pas s’arrêter là. Outre la production de multiples Polyformer pour équiper les différents FabLab avec lesquels ils travaillent au Rwanda, ils sont en train de développer de nouvelles technologies dans le cadre de ce projet.

Constatant qu’une bouteille en plastique standard de 500 ml ne peut produire que 3 m de filament, ce qui n’est pas suffisant pour la plupart des travaux d’impression, ils ont mis au point Polyjoiner, un mécanisme capable de rabouter automatiquement plusieurs sections de 3 m de filament, sans soudure apparente, pour créer un filament unique permettant de remplir une bobine standard destinée aux imprimantes 3D.

Reste que le PET, utilisé pour extruder la plupart des bouteilles d’eau, est hygroscopique, c’est-à-dire qu’il est susceptible d’absorber une partie de l’eau que contient la bouteille. Mais cette présence d’eau dans le filament a un impact négatif sur la qualité de l’impression. C’est pourquoi Swaleh Owais et Reiten Cheng développent actuellement le Polydryer, une machine peu coûteuse qui évapore l’humidité du filament destinés aux imprimantes 3D.

Enfin, ils développent aussi Polyspooler, une machine simple qui enroule automatiquement le filament recyclé autour d’une bobine, en supprimant les contraintes internes pour éviter qu’il ne s’emmêle lorsqu’il sera utilisé sur l’imprimante.

Fidèles à leur démarche d’aide des pays en voie de développement, les deux étudiants ont mis l’ensemble du projet Polyformer en Open-Source.,

Lors de la remise de leur prix pour le développement durable lors des James Dyson Award 2022, Swaleh Owais et Reiten Cheng ont tenu à préciser : « nous allons utiliser l’argent de ce prix pour déployer plusieurs Polyformers dans les FabLab avec lesquels nous sommes partenaires au Rwanda. Grâce à ces machines, les étudiants, les concepteurs et les fabricants locaux auront accès à des filaments d’imprimante 3D de bonne qualité à faible coût. Ils pourront donc utiliser plus fréquemment les imprimantes 3D de leur communauté pour eux aussi innover ! »

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : Prix James Dyson Award