Bioplastique et TPE : propriétés, avantages et applications

Le plastique est l'un des matériaux les plus couramment utilisés sur la planète. On en trouve partout, que ce soit dans les emballages, les textiles, les avions ou les bâtiments. Toutefois, une sensibilisation accrue à l'environnement, une préoccupation croissante à l'égard des déchets plastiques et de nouvelles législations gouvernementales strictes impliquent la recherche d'alternatives plus durables.

Qu'est-ce que le bioplastique ? Définitions et familles

Le terme « bioplastique » englobe une large famille de matières, chacune fabriquée à partir de différentes matières premières offrant des propriétés, des utilisations et des avantages distinctifs. Les bioplastiques sont des matières plastiques composées entièrement ou principalement de biopolymères. Une matière d'origine biologique est un dérivée de matière organique, c'est-à-dire d'organismes vivants (ou autrefois vivants). Les plastiques d'origine biologique (ou bioplastiques) sont fabriqués entièrement ou partiellement à partir de matières premières naturelles renouvelables plutôt que de pétrole.

Le terme bioplastique ne dit toutefois rien sur la compostabilité et la biodégradabilité effectives du matériau. Il est important de noter que même si tous les plastiques biodégradables sont des bioplastiques, tous les bioplastiques ne sont pas biodégradables. Certains bioplastiques sont à la fois biosourcés et biodégradables, tandis que d'autres peuvent être biosourcés mais non biodégradables, voire issus de ressources fossiles mais conçus pour être biodégradables.

Matières premières et production

La liste croissante des matières premières renouvelables comprend les graisses et huiles végétales, la canne à sucre, les copeaux de bois, les sous-produits agricoles tels que l'amidon de maïs et les micro-organismes. En produisant des bioplastiques à partir de ces plantes, la production de plastique entre directement en concurrence avec la production alimentaire, même si actuellement seules de petites surfaces agricoles sont utilisées à cet effet.

Une première génération de bioplastiques était fabriquée avec des produits alimentaires tels que le maïs, le sucre de canne ou encore la pomme de terre. Aujourd'hui, les industriels et les chercheurs travaillent sur une deuxième génération de bioplastiques, obtenue, cette fois-ci, avec des déchets de l'agriculture ou de l'industrie forestière. Ces produits existent déjà et sont fabriqués aujourd'hui essentiellement par des entreprises américaines et japonaises.

Extraire des matières premières, soit une matière première renouvelable comme l'amidon végétal et la canne à sucre, soit non renouvelable comme le pétrole brut. Ces matières sont un mélange complexe de nombreux composés différents. Raffiner ces matières pour les convertir en « monomères ». La polymérisation utilise la chaleur et la pression pour lier chimiquement les chaînes de ces monomères afin de créer des « polymères » synthétiques. La dernière étape consiste à extruder mécaniquement ce mélange fondu, généralement dans un long tube.

Types de bioplastiques et propriétés spécifiques

Il existe différents types de bioplastiques, basés sur différentes matières premières. Il s'agit notamment de plantes cultivées, comme le maïs ou les pommes de terre. Des matériaux comme le PLA et le PHA, dérivés de plantes, se décomposent naturellement par compostage. Des matériaux comme le Bio-PE et le Bio-PET, fabriqués à partir de sources renouvelables, conservent leurs performances traditionnelles et sont entièrement recyclables.

Le Polyéthylène furanoate (PEF) est un exemple concret d’avantages techniques pouvant être obtenus avec l’utilisation d’un bioplastique. Cette propriété permet d’apporter de nouvelles fonctionnalités appréciées des industriels. Le principal exemple aujourd’hui dans le domaine de la plasturgie est le film de paillage agricole : il a pour principales fonctions de réguler la température des sols tout en conservant une relative humidité permettant ainsi une meilleure pousse de la végétation. Il est aujourd’hui possible de fabriquer ces films de paillage avec des polymères biodégradables.

Le domaine des bioplastiques regroupe un ensemble de matériaux très variés et qui pour la plupart sont relativement récents industriellement. Il existe ainsi des manques à combler pour certains matériaux qui nécessitent des adaptations que ce soit au niveau de la transformation ou des propriétés d’usage. D’autres possèdent exactement les mêmes capacités, voire surpassent celles des matériaux pétrosourcés comme le Polyamide-11 par exemple.

Propriétés techniques importantes

Gain de poids, résistance à la rupture ou fonction de barrière : le plastique est léger, solide, transparent, étanche, hygiénique.
Barrière à l'oxygène : les bioplastiques, par exemple, offrent une excellente barrière à l’oxygène.
Sensibilité à la température : la plupart des bioplastiques n’offrent pas une barrière suffisante à l’humidité et leur stabilité thermique doit être améliorée, surtout pour les PLA.
Propriétés mécaniques variables : ils peuvent être trop durs ou trop flexibles selon la formulation.
Possibilité de formulation : en mélangeant un bio polymère et un polymère standard, on parvient à obtenir des propriétés mécaniques similaires à celles des plastiques pétrosourcés.

Avantages environnementaux et économiques

Ressources durables: Les bioplastiques sont fabriqués à partir de matières premières renouvelables. Réduction du carbone biogénique : Contrairement aux résines conventionnelles qui libèrent du carbone fossile « neuf », les plastiques biosourcés utilisent le CO₂ atmosphérique capturé lors de la photosynthèse des plantes. Moins d'émissions de gaz à effet de serre: Les bioplastiques n'émettent pas de gaz à effet de serre supplémentaires d'origine fossile.

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Par exemple, l'utilisation de matériaux renouvelables ou biodégradables permet aux fabricants de diversifier leurs matières premières. Cela augmente leur capacité à faire face à toute perturbation de la chaîne d'approvisionnement ou hausse des prix. Les bioplastiques peuvent peser moins lourd que les plastiques conventionnels. L'augmentation de l'utilisation de matériaux d'origine biologique permet d'éviter d'envoyer des déchets en décharge.

La structure des coûts vs. valeur totale : Au kilogramme, les résines durables bénéficient actuellement d'un prix plus élevé en raison du bioraffinage spécialisé. Cependant, si l'on tient compte de la réduction des émissions, de la taxe carbone et de la valeur de la marque, leur proposition de valeur globale devient extrêmement compétitive.

Limites et enjeux à résoudre

Le monde est toujours fortement tributaire du pétrole, avec de nombreux plastiques créés à partir de sous-produits du processus de raffinage du pétrole. De plus, le coût matériel des bioplastiques est plus élevé que les alternatives pétrochimiques. Les bioplastiques les plus couramment utilisés sont fabriqués à partir de sucres et d'amidons récoltés sur des terres qui pourraient être utilisées pour l'alimentation.

Impact environnemental de la culture: la culture intensive de plantes destinées à la production de bioplastiques peut avoir un impact négatif sur l'environnement. Concurrence avec la production alimentaire: les bioplastiques sont parfois en concurrence directe avec la production alimentaire sur les terres agricoles.

Biodégradabilité limitée: tous les bioplastiques ne sont pas biodégradables, et même les bioplastiques dégradables ont besoin de conditions spécifiques pour être entièrement dégradés. Une étiquette « compostable », par exemple, ne signifie pas que le produit trouvera sa place dans le tas de composts de votre jardin. De nombreux plastiques compostables doivent être traités dans une installation de compostage industriel.

Le manque d'installations de compostage industriel dans le monde entier signifie que l'accent a été mis sur le recyclage. De nombreux bioplastiques peuvent être recyclés. Seuls certains bioplastiques peuvent être recyclés avec leurs équivalents à base de pétrole, tels que le polyéthylène (PE) et le téréphtalate de polyéthylène (PET ou PETE). Le recyclage des bioplastiques peut présenter des difficultés et nuire à la qualité des matériaux recyclés.

Applications industrielles et cas d'usage

Les bioplastiques peuvent être utilisés dans différents domaines tels que les emballages, les pièces techniques ainsi que la pharmacie et la technique médicale. Leur utilisation se décline dans de nombreux secteurs : automobile, produits d’hygiène, articles à usage unique, composants pour manches de couteaux suisses, coques de téléphone, etc.

Les bioplastiques ont évolué, passant de simples films d'emballage à des résines haute performance capables de remplacer les polymères conventionnels dans divers secteurs industriels. Matières premières pour la vaisselle écologique : granulés composites à base de PLA, haute rigidité et résistance à la chaleur, conçus pour les fabricants de couverts, assiettes et contenants réutilisables.

Cette propriété de biodégradabilité peut être également mise à profit pour conférer de nouvelles fonctionnalités au produit. Il est ainsi possible d’incorporer des additifs d’intérêt qui pourront être libérés au cours de l’usage ou en fin de vie du produit. La biodégradation devient donc un atout technique d’usage et non plus de fin de vie.

Le principal exemple aujourd’hui dans la plasturgie est le film de paillage agricole. D’autres exemples peuvent être donnés tels que les clips pour les vignes, les liens pour l’horticulture (tomates, etc.) ou dans le domaine de la chasse (cartouches, etc.) ou des artifices.

Exemples concrets d'intégration industrielle

Automobile : fabrication de pièces automobiles légères et résistantes.
Produits d’hygiène : conception de cotons-tiges et autres articles d’hygiène.
Emballage et vaisselle : couverts, gobelets, films et contenants.
Agriculture : films de paillage biodégradables, clips horticoles.
Électronique et cosmétique : flaconnage et coques adaptés après optimisation des formulations.

Transformation industrielle : défis et bonnes pratiques

Du point de vue de la fabrication, les biorésines pures comme le PLA sont extrêmement sensibles à la température. Le traitement des bioplastiques nécessite un contrôle rigoureux de la température et de l'humidité pour éviter l’hydrolyse et la dégradation thermique. Ainsi, il est primordial de contrôler la température et d’éviter des phases de stagnation prolongées qui pourraient nuire à la qualité finale du produit.

Les fenêtres de traitement sont étroites : choisir le bioplastique adapté implique de trouver un équilibre entre les avantages environnementaux et les exigences spécifiques de l'application. La sensibilité chimique des biopolymères exige une intervention technique approfondie. Un partenaire stratégique ne se contente pas de vendre de la résine ; il fournit les paramètres de traitement nécessaires à son élimination.

Les résines standard répondent rarement aux besoins spécifiques de l'ingénierie. La valeur réside dans la capacité d'un fournisseur à proposer des solutions adaptées : composition personnalisée- en adaptant la structure moléculaire pour conférer des propriétés antistatiques, une résistance aux hautes températures ou un renforcement minéral.

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Recyclage, économie circulaire et cadre réglementaire

Les plastiques recyclés sont des plastiques fabriqués à partir de produits en plastique déjà utilisés et recyclés. Ils sont issus du processus de recyclage des plastiques, au cours duquel les plastiques usagés sont collectés, triés, nettoyés et transformés en nouveaux produits plastiques ou en matières premières. Les plastiques recyclés offrent une alternative durable aux plastiques nouvellement fabriqués à partir de ressources non renouvelables comme le pétrole.

Malheureusement, nous ne sommes pas encore en mesure de proposer des matériaux plastiques recyclés pour toutes les industries et tous les domaines d'application, car les recyclats actuellement disponibles sur le marché ne sont pas encore totalement conformes aux exigences des règlements correspondants CE 10/2011 et CE 1935/2004.

Outre l'industrie du plastique, les hommes politiques sont également appelés à créer les conditions cadres d'une économie du recyclage qui fonctionne, avec une législation transparente et significative. Le recyclage des plastiques est une étape importante vers une économie circulaire plus efficace et nécessite des investissements continus dans les infrastructures, la technologie et la sensibilisation des consommateurs.

Économie de marché, coût et perspectives

À l'échelle mondiale, les bioplastiques ne représentent actuellement que 1 à 3 % de la production totale de plastiques. Le marché devrait croître de plus de 20 % par an entre 2021 et 2026. Ces chiffres reflètent le buzz médiatique qui entoure actuellement les bioplastiques. Le volume de production double tous les ans. C’est un marché qui croît très vite et ceci pour plusieurs raisons : pression législative, demande des consommateurs et amélioration des propriétés.

Jan Switten : « Les bio polymères sont effectivement plus chers que les polymères standards. Il faut compter entre 1 et 2 euros pour un polymère standard contre 2 à 7 euros pour un bio polymère comme le PLA. Mais ce prix peut-être encore plus élevé. Il faut compter 10 à 12 euros pour le PHA. Ce coût est dû à deux principaux facteurs : un processus de transformation et une chaîne de production complexes qui intègre de nombreuses étapes ; et des volumes qui ne représentent encore qu’une fraction des polymères obtenus par voie pétrochimique. »

Cependant, la demande croissante d'industries telles que l'électronique, la pharmaceutique et le transport signifie que le marché des bioplastiques est susceptible de bénéficier d'un vif essor. Pour ces raisons, les bioplastiques ne seront probablement pas une tendance à court terme.

Choisir un fournisseur et collaborer pour innover

Choisir un fournisseur de bioplastiques, c'est bien plus qu'un simple achat ; c'est un partenariat stratégique qui détermine la performance de votre produit et sa conformité réglementaire. Un fournisseur de premier plan fournit des numéros de certification vérifiés. Il peut fournir des fiches techniques, des conditions de traitement, des échantillons et un soutien au développement d'applications.

La collaboration entre transformateurs industriels et spécialistes des matériaux, tels que NaturePlast et des plasturgistes expérimentés, permet de concevoir des compounds sur mesure, de développer des formulations adaptées aux applications techniques, esthétiques ou écologiques, et d'explorer des alternatives aux plastiques conventionnels tout en assurant qualité et durabilité pour les clients.

Accompagnement industriel : exemple de Sagaert Plasturgie et H&K Müller

Chez Sagaert Plasturgie, nous avons à cœur de vous proposer des solutions sur mesure en matière de fabrication et d’injection plastique, intégrant les bioplastiques dans une démarche de développement durable et d’innovation. Nous mettons notre expertise au service de vos projets afin de tirer parti des innovations liées aux bioplastiques tout en garantissant des performances techniques optimales.

Les produits de H&K Müller sont fabriqués à partir de bioplastiques et de plastiques recyclés. Nous pouvons proposer des pots en plastique et des pièces moulées par injection en plastique biodégradable et biosourcé pour presque tous les secteurs et toutes les utilisations. H&K Müller souhaite informer ses clientes et clients de la manière la plus transparente possible.

Services et accompagnement proposés

Un accompagnement sur mesure : de l’étude de faisabilité à la réalisation de prototypes.
Des conseils techniques adaptés : pour optimiser le traitement des bioplastiques et garantir la qualité de vos produits.
Une capacité d'innovation reconnue : pour adapter vos procédés aux exigences écologiques et techniques du marché actuel.

Questions fréquentes (FAQ sélectionnée)

Qu'est-ce qu'un bioplastique ? Le bioplastique regroupe des matériaux biosourcés, biodégradables ou non, issus de ressources naturelles et renouvelables.
Quels avantages le bioplastique offre-t-il aux industriels ? Le bioplastique permet de répondre aux exigences environnementales croissantes, d'améliorer l'image de marque et d'innover techniquement grâce à des propriétés telles que la biodégradabilité.
Quels secteurs d’activité utilisent les bioplastiques ? Les bioplastiques trouvent leur place dans de nombreux domaines, notamment l'automobile, les produits d’hygiène, et les articles à usage unique.
Quels défis techniques rencontre-t-on lors de la transformation des bioplastiques ? Le traitement nécessite un contrôle strict de la température et de l'humidité pour éviter l’hydrolyse et la dégradation thermique.
Comment discuter d'un projet en bioplastique ? Vous pouvez contacter des experts pour bénéficier d'un accompagnement personnalisé, de l'étude de faisabilité jusqu'à la réalisation.

La transition vers les bioplastiques n'est plus un objectif lointain, mais une stratégie essentielle pour les entreprises qui s'engagent à jouer un rôle moteur dans une économie bas carbone. En choisissant d'intégrer les bioplastiques dans vos processus industriels, vous ne faites pas seulement un choix technologique, mais vous participez activement à la construction d’un avenir plus vert et responsable.

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