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Analyse du cycle de vie des systèmes de lubrification par refroidissement dans le secteur de l'usinage des métaux
L'utilisation de lubrifiants réfrigérants (lubrifiants réfrigérants) est très répandue dans l'usinage industriel des métaux, car leurs propriétés de refroidissement, de lubrification et de rinçage permettent un processus d'usinage performant et économique. En règle générale, on utilise à cette fin des lubrifiants réfrigérants conventionnels à base d’huile minérale, non miscibles à l’eau ou miscibles à l’eau. Cependant, l’extraction, la production, l’utilisation et l’élimination de l’huile minérale ont de nombreuses répercussions négatives sur l’environnement. De plus, le choix du liquide de refroidissement utilisé détermine également le degré de durabilité d’une chaîne de processus dans l’usinage.
Évaluation des impacts environnementaux à partir de l'exemple de la fabrication de vilebrequins
Une grande partie du lubrifiant réfrigérant utilisé est entraînée au cours du processus en adhérant à la pièce. En fonction du type de lubrifiant réfrigérant utilisé lors de l'étape suivante du processus, une étape intermédiaire de lavage fastidieuse doit être effectuée. Pour remédier à ces problèmes, Oemeta a développé l’huile multifonctionnelle HYCUT, qui peut être utilisée aussi bien comme huile d’usinage non miscible à l’eau que comme émulsion miscible à l’eau. HYCUT a été développée à partir de matières premières renouvelables. Les impacts environnementaux potentiels du système ont été étudiés dans le cadre d’une analyse du cycle de vie.
En collaboration avec l’Institut des machines-outils et des techniques de fabrication de l’Université technique de Braunschweig, les impacts environnementaux potentiels d’Oemeta HYCUT ont été analysés à l’aide d’une analyse du cycle de vie et comparés à ceux d’un système de lubrification de référence conventionnel à base d’huile minérale.
Application de la méthode de l'analyse du cycle de vie dans une usine autrichienne de fabrication de moteurs
Dans le cadre d'une évaluation globale des impacts environnementaux, on prend en compte l'ensemble du cycle de vie d'un produit, depuis l'extraction des matières premières jusqu'à son élimination, en passant par sa fabrication et son utilisation. Ce faisant, tant les ressources consommées que les émissions générées au cours de tous les processus pris en compte sont recensées tout au long du cycle de vie et converties en impacts environnementaux.
L’analyse du cycle de vie a été réalisée dans le cadre d’une étude de cas menée dans une usine de moteurs d’un constructeur automobile allemand en Autriche. La chaîne de processus relative à la production de vilebrequins a été examinée ; celle-ci se compose de procédés d’usinage très variés, tels que le fraisage, le tournage, le perçage profond et la rectification. Cette chaîne de processus se caractérise par une alternance fréquente entre des lubrifiants de refroidissement miscibles à l’eau et des lubrifiants non miscibles à l’eau (voir figure 1).
Dans la pratique, la chaîne de processus fonctionne déjà avec le HYCUT à base d'ester, qui est conçu de manière à ce que les composants miscibles à l'eau et non miscibles à l'eau soient compatibles. Le transfert réciproque de résidus de lubrifiant de refroidissement sur les composants ne pose donc pas de problème, contrairement à ce qui se passe avec les lubrifiants de refroidissement conventionnels.
Par rapport aux produits de référence à base d’huile minérale, cela permet une utilisation nettement plus efficace des lubrifiants de refroidissement sur l’ensemble de la chaîne de production, car les étapes de lavage intermédiaires et les pertes de lubrifiant de refroidissement peuvent ainsi être largement évitées.
La réutilisation du liquide de lavage issu du nettoyage des composants comme lubrifiant réfrigérant pour les processus d'usinage a notamment un impact positif sur le bilan écologique. Afin de tirer pleinement parti de ces avantages, les concepteurs ont adapté la conception de la ligne de production au fluide de process. Ainsi, plusieurs installations de nettoyage des pièces, habituellement nécessaires, n’ont pas été mises en place.
L’utilisation du système Oemeta HYCUT entraîne, dans toutes les catégories d’impact environnemental considérées, des impacts environnementaux nettement inférieurs (40 à 60 %) sur l’ensemble du cycle de vie par rapport au système de référence (voir figure 2).
En ce qui concerne le GWP (potentiel de réchauffement global), une économie d'environ 470 t d'équivalent CO₂ a pu être calculée pour la production annuelle dans le cas étudié. Cette réduction est, par exemple, comparable à l'impact environnemental généré par la circulation annuelle de 158 voitures particulières¹. Les valeurs absolues calculées sont spécifiques à chaque cas et dépendent de la base de comparaison, du système considéré et des processus pris en compte.
Les valeurs relatives mettent en évidence la tendance générale qui se dégage de cette comparaison. L'analyse du cycle de vie a ainsi permis de démontrer que l'utilisation d'Oemeta HYCUT dans l'usinage des métaux entraîne des impacts environnementaux nettement moindres qu'un système de lubrification de refroidissement conventionnel à base d'huile minérale offrant les mêmes performances.
Voir à ce sujet l'illustration ci-dessous.
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