Optimiser la logistique inverse des masques médicaux

L’importance du masque de protection

Ces dernières années, le masque est devenu un outil de santé publique essentiel pour prévenir la propagation des infections et des germes à transmission aérienne. En effet, le gouvernement canadien a rendu obligatoire le port du masque dans les espaces publics de toutes les provinces entre 2020 et 2022 afin de ralentir la propagation de la pandémie de COVID-19 (Karaivanov et al., 2021).

Conséquences de l’usage accru des masques faciaux

Cet événement malheureux a causé une augmentation sans précédent de l’usage des masques et une production alarmante de déchets plastiques à grande échelle. Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), la population mondiale a porté environ 129 milliards de masques par mois en 2021 (Oginni, 2022). En supposant que chaque masque pèse 3,5 grammes, ce chiffre équivaut à 451 500 tonnes de déchets par mois générées dans le monde pour cette seule année (Occasi et al., 2022). En outre, de nombreux secteurs utilisaient cet équipement de protection avant même la pandémie, notamment la santé, l’alimentation, la médecine vétérinaire, l’électronique, la chimie et l’exploitation minière. Aussi devient-il urgent de traiter ou d’éliminer adéquatement ce produit à la fin de sa vie utile.

Solutions proposées

Ce constat a suscité un intérêt pour les solutions de traitement des masques usagés. Après décontamination, ces masques pourraient être recyclés en granulés de polypropylène (Saraswaty et al., 2021), un matériau précieux très utilisé en industrie dans la fabrication de produits en plastique. De plus, on pourrait extraire le métal contenu dans les masques (la partie qui couvre le nez) et le vendre à d’autres industries.

Il devient donc intéressant d’élaborer des stratégies efficaces de collecte et de recyclage des masques à la fin de leur vie utile. Les réseaux de la logistique inverse (reverse logistics networks, RLN) ou les chaînes d’approvisionnement en boucle fermée (closed-loop supply chain, CLSC) sont une piste intéressante dans ce sens. La figure 1 illustre une configuration de ces chaînes d’approvisionnement. Concevoir et optimiser les RLN ou les CLSC aident à déterminer les meilleures solutions de collecte et de récupération possibles des produits en fin de vie comme le recyclage et favorisent la création de valeur à partir d’éléments autrement considérés comme des polluants contaminés. Il s’agit là d’un exemple de la manière dont un aspect de l’économie circulaire pourrait être mis en pratique.

Figure 1 : Schéma d’une chaîne d’approvisionnement en boucle fermée

Modèle mathématique proposé

L’objectif principal de notre projet de recherche est de proposer un outil d’aide à la décision reflétant la meilleure configuration possible d’un RLN ou CLSC pour le traitement des masques en fin de vie en tenant compte de différents paramètres, contraintes et scénarios.

Pour ce faire, nous avons développé un modèle de programmation linéaire en nombres entiers mixtes (mixed integer linear programming, MILP) qui inclut les revenus de vente des masques, du polypropylène et de l’aluminium, et les coûts des matières premières, du transport, de la fabrication et du recyclage. Nous avons également pris en compte plusieurs contraintes : capacités des fournisseurs, de la production, du recyclage et du transport, satisfaction de la demande et conservation des flux de matières dans le réseau.

Les décisions à prendre comprennent la détermination des flux de matières dans le réseau et le choix des fournisseurs de matières premières, l’objectif étant de maximiser les profits. Par ailleurs, nous avons calculé le retour sur investissement (return on investment, ROI) afin d’évaluer la viabilité économique de la configuration du CLSC ou du RLN proposée, et analysé différents scénarios pour déterminer les conditions de rentabilité. Par exemple, nous avons fait varier le pourcentage de masques collectés (80 %, 50 % ou 25 %) et proposé différents emplacements pour les centres de collecte et de recyclage.

Les résultats montrent que l’agrandissement et le partage des installations existantes (entrepôts ou centres manufacturiers) pour la collecte et le recyclage des masques usagés sont des conditions qui mènent à la rentabilité. Il n’est pas recommandé de mettre sur pied un RLN pour la collecte et le recyclage à moins qu’il ne soit intégré à la chaîne d’approvisionnement (CLSC) ou qu’une subvention gouvernementale importante ne soit accordée.