Dr Stéphane LECONTEPTT issue de 1,3-PDO biosourcé PBT issue d’acide succinique biosourcé PET...

Dr Stéphane [email protected]

État de l’art sur les Bioplastiques

Stéphane Leconte et all ISPA mars 2010 1 / 66

[email protected] de Recherche Matériaux Procédés

L. Cauret, A. Balquet, D. Jouannet, T. Falher, S. Leconte

Alençon, 2010

Aluminium (9 Mt)

1% Briques et Tuiles (190

Mt)

21%

Verre (30 Mt)

papier et carton (100

Mt)

11%

plastiques (60 Mt)

6%

Bois (90 Mt)

10%

•• Introduction Introduction -- Industrie du plastique Industrie du plastique •• Production de matières en vrac (EUProduction de matières en vrac (EU--27)(2004)27)(2004)


Ciments (240 Mt)

25%

Acier brut (200 Mt)

22%

Verre (30 Mt)

4%

Source : European Bioplastics

•• Introduction Introduction -- Industrie du plastique Industrie du plastique •• Productions mondiale et européenne de Productions mondiale et européenne de

plastiquesplastiques

Production globale

245 Mt


Source : PlasticsEurope, 2007

•• Introduction Introduction -- Industrie du plastiqueIndustrie du plastique•• Productions mondialeProductions mondiale


Source : European Bioplastics, PlasticsEurope

•• Introduction Introduction -- Industrie du plastiqueIndustrie du plastique•• ContexteContexte

Le plastique fait partie du quotidien

PE, PP, PVC, PS : plus de la moitié de la production mondiale de

polymère de synthèse


polymère de synthèse

Une voiture contient en moyenne 10% en masse de plastique.

Source : BASF, NNFCC

•• Introduction Introduction -- Industrie du plastiqueIndustrie du plastique•• ProblématiquesProblématiques

Diminution des réserves de pétrole facilement accessibles (disponibilité,

hausse du prix)

Questions environnementales (gestion de fin de vie, consommation

d’énergie, émission de CO )


d’énergie, émission de CO2)

Dégradation des matériauxDégradation des matériaux


•• État de l’art sur les BioplastiquesÉtat de l’art sur les Bioplastiques•• Influence du prix du baril de pétrole sur le Influence du prix du baril de pétrole sur le

développement des bioplastiquesdéveloppement des bioplastiques

Seuil de concurrence du pétrolecomme matière première atteint

Utilisation de matières premièresrenouvelables comme alternatives


Source : McKinsey & Company

Sac plastique : symbole de la pollution visuelle

•• État de l’art sur les BioplastiquesÉtat de l’art sur les Bioplastiques•• Pressions environnementalesPressions environnementales


Principale difficulté : Apprendre aux personnes à sedébarrasser de leurs déchets en respectantl’environnement.

Source : Sphère

Suppression par les chaînes européennes desupermarché des sacs de sortie de caisse gratuits etremplacement par des sacs réutilisables ou biodégradables.



Pression des ONG pour réduire la consommation de

sacs plastiques à utilisation unique et recommandation pour

l’utilisation des sacs réutilisables ou biodégradables.

Source : Sphère

1ère cible : Sac plastique

Nouvelle cible : tous les plastiques !



Nouvelle cible : tous les plastiques !

Photo : Jade Latargère - MexicoSource : Sphère

•• État de l’art sur les BioplastiquesÉtat de l’art sur les Bioplastiques•• Pressions réglementairesPressions réglementaires

Sur les sacs plastiques :

Janvier 2006 France décide d’interdire les sacs de sortie de caisse non-biodégradables à partir du 1er janvier

2010

Juillet 2007 Belgique crée une “Écotaxe” de 3€/kg sur les sacs sortie de caisse et de 3.6€/kg sur les déchets

plastiques. Les sacs plastiques biodégradables qui répondent à la norme européenne EN 13432

sont exonérés de cette “Écotaxe”.

Avril 2008 Australie décide de bannir les sacs plastiques gratuits à partir du 1er Janvier 2009

Août 2008 Los Angeles décide d’interdire les sacs plastiques non-biodégradable à partir du 1er Juillet 2010


Sur les films agricoles :

Avril 2004 Italie réduit la TVA de 4% sur les films agricoles biodégradables

Mai 2008 Espagne donne 30% subventions aux utilisateurs de film de paillage biodégradables

Sur les emballages plastiques :

Juin 2005 Allemagne annule la taxe “Point Vert” pour tous les emballages plastiques qui sont

conformes à la norme européenne EN 13432:2000 (emballage compostable) – en 2007 la taxe

sur les emballages plastiques représente 1.296€/kg

Source : Sphère

•• État de l’art sur les BioplastiquesÉtat de l’art sur les Bioplastiques•• IntroductionIntroduction

Food62%

Wood for energy,paper, furniture

andconstruction

33%

3.5%


33%

Non-food use(clothing, chemicals)

5%


1500

2000

2500

3000

3500C

apac

ité d

e pr

oduc

tion

(Kt) Capacité totale (t)

Bioplastique non

compostable (t)

Bioplastique

compostable (t)

•• État de l’art sur les BioplastiquesÉtat de l’art sur les Bioplastiques•• Capacité de production globale des bioplastiquesCapacité de production globale des bioplastiques


0

500

1000

1500

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Cap

acité

de

prod

uctio

n (K

t)

compostable (t)


•• État de l’art sur les BioplastiquesÉtat de l’art sur les Bioplastiques• Capacité de production mondiale de bioplastiques

biodégradable

Amérique du Nord80 000 t

Europe 140 000 t

Afrique100 t

Asie40 000 t


Amérique du Sud500 t

100 t

Australie5 000 t

Source: Nova-Institut 2007

Capacité mondiale en 2007 :

265 000 t/an

•• État de l’art sur les BioplastiquesÉtat de l’art sur les Bioplastiques• Capacité de production mondiale de bioplastiques

biodégradable


Source : Bioplastics magazine, 2007

Quelles perspectives pour les bio-polymères ?

Capacités de production 2007 - 2011

Consommation européenne 2007 (tonnes)

Bioplastiques 50 - 100 000


Source: European bioplastics11 nov. 2009

Bioplastiques 50 - 100 000

Autres Plastiques 48 000 000

•• État de l’art sur les BioplastiquesÉtat de l’art sur les Bioplastiques•• Origine et fin de vieOrigine et fin de vie

Biotec (Bioplast)BIOP (Bio-Par)Kelheim (Galaxy)Enka (Enka viscose)

Innovia (Nature Flex)Tate & Lyle / Hycail

IFS chemicals

Rodenburg (Solanyl)PaperFoam


Novamont (Mater-Bi)

Mazzuchelli (Setilithe, Plastiloid,

Bioceta)

Limagrain (Biolice)Arkema (Rilsan 11)

RoquetteSolvay (Epicerol)

Enka (Enka viscose)Albis Plastics (Cellidor)Biomer

IFS chemicals

Merquinsa(ECO)

Total & Galactic

Glanzstoff (Viscord Bohemia ou Austria)

Livan

•• État de l’art sur les BioplastiquesÉtat de l’art sur les Bioplastiques•• Capacité de production en EuropeCapacité de production en Europe

Amidon

150

200

250

Cap

acité

de

prod

uctio

n (K

t p.a

.)

Mater-Bi (IT)

Bioplast (DE)

Limagrain (FR)

Cellulose

8

10

12

14

16

Cap

acité

de

prod

uctio

n (K

t p.a

.)

NatureFlex (UK)


0

50

100

2003 2007 2009 2013 2020

Cap

acité

de

prod

uctio

n (K

t p.a

.)

0

2

4

6

2003 2007 2009 2013 2020

Cap

acité

de

prod

uctio

n (K

t p.a

.)

1 terme - 2 notions

Fin de vie du matériau Source

Beaucoup de définitions - Beaucoup de confusion

« Polymère biodégradable » « Polymère issu

•• Bioplastique Bioplastique -- DéfinitionDéfinition


« Polymère biodégradable »

Peu de normesEN 13432:2000 (emballage)

« Polymère issude ressources

renouvelables »

Biosourcé

•• Autres définitionsAutres définitions

Biodégradable

Un matériau est dit « biodégradable », si ce dernier est

dégradé par des microorganismes.

ASTM D-5488-84d

Norme NF U 52001 relative aux «Matériaux biodégradables pour l’agriculture et


Norme NF U 52001 relative aux «Matériaux biodégradables pour l’agriculture et

l’horticulture» avec spécifications pour les produits de paillage.

Principale norme qui fait référence : NF EN 13432:2000 « Caractérisation des emballages

valorisables par compostage et biodégradation ».

Source : BASF

Biomatériau

Matériau utilisé et adapté pour les applications médicales.

Matériau compatible avec le domaine vivant.

Ex. Poly(acide lactique).

Polymère oxo-dégradable (parfois appelé oxo-biodégradable)

•• Bioplastique Bioplastique –– Autres définitionsAutres définitions


Polymère oxo-dégradable (parfois appelé oxo-biodégradable)

Thermoplastique additivé (agent oxydant, ex. dithiocarbamate de fer) pour

favoriser la dégradation par fragmentation du matériau.

Matériau ne répondant pas à la norme EN 13432:2000.

••NormeNorme NFNF ENEN 1343213432 «Exigences«Exigences relativesrelatives auxaux emballagesemballagesvalorisablesvalorisables parpar compostagecompostage etet biodégradationbiodégradation »»

Relative à la Directive 94/62/CE « Emballages et déchets d’emballage »

– Critères de base de la norme :

Biodégradabilité

� Taux de décomposition à atteindre : 90% en moins de 6 mois

� H2O, CO2, et/ou Méthane

Désintégration


Désintégration

� Fraction de résidus non désintégrés (taille supérieure à 2 mm)

après 3 mois en présence de déchets organiques : moins de 10% de

la masse initiale

Taux de métaux lourds et effet sur la qualité du compost

Normes ISO BiodégradabilitéNormes ISO Biodégradabilité


EN ISO 14851:2004 (aqueux, système aérobie, mesure de l’oxygène consommé),

EN ISO 14852:2004 (aqueux, système aérobie, mesure du CO2 dégagé),

EN ISO 14853:2004 (aqueux, anaérobie), 17556 :2004 (sol) et 14855:2005 (compost).

Norme ASTM D6866Norme ASTM D6866Calcul du pourcentage de carbone Calcul du pourcentage de carbone biosourcébiosourcé

Connaissant la période radioactive du 14C etson activité initiale, la mesure de son activitéau temps t permet de dater un objet ou unmatériau.


Source : SGS Multilab

Finlande

France

NF Environnement

(AFNOR)

Japon

Green PLA

(Japan BioPlastics Association)

U.S.A

DIN V 54 900(DIN Certco)

Allemagne

Belgique

Les labels (compostage)Les labels (compostage)


Finlande

EN 13 432(Jätelaitosyshdistys)

U.S.A

ASTM D6400(Biodegradable Products

Institute)

EN 13 432(AIB Vinçotte)

Belgique

BioplastiqueBioplastique

Matériau polymèreMatériau polymère

BiosourcéBiosourcé Biosourcé Biosourcé

Ressource pétrolifèreRessource pétrolifèreetet

biocompostablebiocompostable


etetbiocompostablebiocompostable

Ex. PLA, PHAEx. PLA, PHA

et et non biodégradablenon biodégradable

Ex. PAEx. PA--11, PU, PE vert11, PU, PE vert

PCL, PBSPCL, PBS

Biosourcé

Ressourcepétrolifère

Bioplastique

Matériau polymère


Polymèresextraits de la Biomasse

Polysaccharides,Amidon

PHA

Polymères produitspar des microorganismes

Monomèresbiosourcés

PLA

•• État de l’art sur les BioplastiquesÉtat de l’art sur les Bioplastiques•• Origine et fin de vieOrigine et fin de vie

Bio

com

post

able

bioc

ompo

stab

leto

tale

men

tbi

ocom

post

able

Mélanges amidon (avec copolymèresbiodégradables d’origine biosourcé)

PLA PHA PO3G

Mélanges PLA / PHA

TPS Cellulose régénérée

Acétate de cellulose

Acétate d’amidon

Mélanges amidon (avec copolymères d’origine

fossile biodégradables)

Mélanges PLA (avec copolymères d’origine

fossile biodégradables)

PBS PBSL

PBSA PCL

PBST PBSAT

PTMAT PCBS

PE biosourcé

Mélange amidon (avec polyoléfines)PA 610

PTT issue de 1,3-PDO biosourcéPBT issue d’acide succinique biosourcé

PET issue d’éthylène biosourcé

PE PP

PET PBT

PA6, 66 PVC


Bio

com

post

able

non

bioc

ompo

stab

le

Totalementde ressource fossile Partiellement biosourcé Totalement biosourcé

Origine

PE biosourcé

PA 11

PB biosourcé

PET issue d’éthylène biosourcéPEIT issue de sorbitol et d’éthylène biosourcé

PVC issue d’éthylène biosourcéPUR issue de polyol biosourcé

résine époxyde issue de glycérol biosourcéABS issue d’acide succinique biosourcéSBR issue d’acide succinique biosourcé

Résine alkyde

PA6, 66 PVC

PUR ABS

Résines époxydes

Caoutchouc synthétique

etc

Biodégradable / compostable mais

non biosourcé (exemples):

-Polyesters Synthétiques - BASF, Mitsubishi…

Biodégradable / compostable et biosourcé (exemples):

-Poly(lactide) PLA -NatureWorks Ingeo, Total-Galactic, Mitsui,

Biosourcé mais non-biodégradable (exemples):

-Polymères base Bio-PDO -DuPont

Matériau polymère

Principaux acteurs industrielsPrincipaux acteurs industriels


- BASF, Mitsubishi…

- Poly(alcool vinylique)

Mitsui,

-Matériau base amidon -Novamont, SPhere-Biotec, Plantic,

-Matériau base cellulose -Innovia,

-Compounds / blends PLA -BASF, FKUR,

-Poly(hydroxyalcanoate) PHA -Telles, Kaneka, Biomer, Tianan

-PE filière Bioéthanol-Braskem, DOW

-PVC filière Bioéthanol-Solvay

-Poly(amide) PA-6,10 / PA-11

-Arkema, BASF

Exemples des matériaux commercialesExemples des matériaux commerciales


Les prix des matières plastiquesLes prix des matières plastiques

€/kg

PE 0,8 – 1,1

PP 1,0 – 1,1

PS 1,0 – 1,1

PVC 1,0 – 1,5

PET 0,9 – 1,1

PLA 3,0 – 4,0

Bio

plas

tique

s


PLA 3,0 – 4,0

PHA 5,0 – 6,0

Amidon 1,0 – 1,5

PBS 4,5 – 5,0

Bio

plas

tique

s

Développement des BioplastiquesDéveloppement des Bioplastiques

Abbrév . famille


Source: Agro-Food Valley

Stade R&D/Pilote

Abbrév . famille

Nylon Poly(amide-6,6)

PLA Poly(acide lactique)

PTT Poly(triméthylènetéréphthalate)

PBT Poly(buthylènetéréphthalate)

PBS Poly(buthylènesuccinate)

PBSA Poly(buthylènesuccinate-co-adipate)

PHB Poly(hydroxybutyrate) (famille PHA)

PHBV Poly(hydroxybutyrate –co-hydroxyvalérate) (famille PHA)

PHBHx Poly(hydroxybutyrate –co-hydroxyhexanoate) (famille PHA)

Les ressources de demain ?


Production de 100 KT de PLASource de carbone

Betterave Blé Maïs

Surface à allouer (ha) 18000 48000 30700

% de la surface cultivé pour cette plante en EU 15

0.85 0.5 0.75

Tonnage équivalent (KT) 950 330 260

Revenus équivalent (millions euros) 38 38 34

Cout MP par kg PLA (euro) 0.38 0.38 0.34

Ressources agricoles pour la production de PLA (2005)Ressources agricoles pour la production de PLA (2005)


1 kg de plante donne x kg de PLA 0.105 0.300 0.385

1 kg de PLA nécessite y kg de plante 9.5 3.3 2.6

3,2 tonnes de PLA /ha de maïs3,2 tonnes de PLA /ha de maïs5,55 tonnes de PLA /ha de betteraves et nécessitant 485 kg/ha de pétrole 5,55 tonnes de PLA /ha de betteraves et nécessitant 485 kg/ha de pétrole (engrais, carburant, mécanisation, pesticides)(engrais, carburant, mécanisation, pesticides)

Source : Agrofoodvalley

Chanvre LinFilasse

Jute

Kenaf

chènevotte

Chanvre

Chanvre

Bois


chènevotte

Miscanthus

Bois

Chanvre

Chanvre5 mm

Miscanthus

LinFilasse 5 mm

chènevotte

Les fibres naturellesLes fibres naturelles

Origine végétale

Graines coton, kapok

Tiges lin, ramie

Feuilles sisal, abaca

Fruits noix de coco


Fibresnaturelles

Origine animale

Laine mouton

Poils alpaga

Sécrétions soie

Origine minérale amiante

Poly-saccharides

Protéines, lipides

Polyhydroxyalcanoates(PHA)

Polylactides Polycaprolactones,PCL

PolyesteramidesPEA

Copolyesters

Poly(acide lactique)

PLA

Poly(hydroxybutyrate)PHB

Ploy(hydroxybutyrate-co-valérate)

Animal :Caséine,

Collagène,gélatine

Amidon :Blé,Maïs

Pomme de T

Produits issus de la biomass d’agro-ressource

De micro-organismes (obtenus par extraction)

De biotechnologie (synthèse chimique à partir de monomères

biosourcés)

De pétrochimie (synthèse chimique

de monomères synthétiques)

Polymère biodégradable / biocompostable


CopolyestersAliphatiquesEx. PBSA

Coplyestersaromatiques

Ex. PBAT

co-valérate)PHBV

gélatine

Plante :Zéine,Soja,

glutène

Pomme de T

Produits ligno-

cellulosiquesBois,

Pailles,…

Autres :Pectines,

Chitosanes,Chitines,Gums,…

Les Poly(acide lactique)Les Poly(acide lactique)

CornStarch

L-lactic acid

Ring-openingpolymerisation

fermentation

Step-growthcondensation

(-H2O)

heat


Le PLA est le polyester issus de ressources renouvelables le plus utilisé actuellement

Oligomers

L-lactidePoly(L-lactic acid),

PLLA

(chain growth)

Bonnes propriétés mécaniques

Transparent, semicristallin

Peut se substituer pour certaines applications au PET

Propriétés thermomécaniques susceptibles d’être

améliorées (ISPA : amélioration de l’HDT)


Poly(L-acide lactique)PLLA

Tg Tm Densité (kg/dm³)


Le PLA n‘est pas biodégradable, il est

compostablecompostable : peut convenir à des

applications « durables »

Tg (°C)

Tm (°C)

Densité (kg/dm³)

PLA ~ 58 150-170

1,24

PS 100 ~170 1,05

PET 75 260 1,34


Tensile stress of PLA/flaxcomposite compared to PP/flax.

Tensile modulus of PLA/flaxcomposites compared with PP/flax.


Injection, Extrusion

températures process : 170 à 210°C

Fournisseurs : Natureworks LLC, Mitsui chemicals, Purac, Biomer,

Natureplast, Biopack

Avantages :Avantages :

Propriétés mécaniques similaires au PS Inconvénients :Inconvénients :


Propriétés mécaniques similaires au PS

Transparence et brillance supérieures au PET

Perméabilité au gaz et à l’humidité similaire

aux polyoléfines

Température de mise en œuvre plus basse

Peu de modification de mise en œuvre

Inconvénients :Inconvénients :

Fragile

Faible résistance mécanique

au-delà de 45°C

Sensibilité à l’hydrolyse

O

OO

O

H

H

CH3

CH3O

OO

O

CH3

CH3

H

HO

OO

O

CH3

H

H

CH3

(S,S)-lactide"L-lactide"

(R,R)-lactide"D-lactide"

(S,R)-lactide"meso-lactide"

Les monomères du PLA : 3 Les monomères du PLA : 3 stéréoisomèresstéréoisomères


50:50 mix = rac-lactide

isotactic-(SSSSSSSS)-

"poly(L-lactide)"

Isotactic-(RRRRRRRR)-

"poly(D-lactide)"

S,S

R,R

Les PLA et leurs tacticitésLes PLA et leurs tacticités


Heterotactic-(SSRRSSRR)-

Syndiotactic-(SRSRSRSR)-

rac

meso

Tacticité & CristallinitéTacticité & Cristallinité


* O*

OR

n

PHAPHA R

P(3HB) -CH3

P(3HV) -CH CHPolyesters aliphatiques biodégradables

R = CH3 ⇒ PHB poly(3-hydroxybutyrate)

R= C2H5 ⇒ PHV poly(3-hydroxyvalérate)

Les Poly(Les Poly(hydroxyalcanoatehydroxyalcanoate))PHAsPHAs


P(3HV) -CH2CH3

P(3HB-co-3HV) (Mirel) -CH3 et –CH2CH3

P(3HB-co-3HHx) (Kaneka), (Nodax)

-CH3 et –CH2CH2CH3

P(3HB-co-3HO) (Nodax) -CH3 et –(CH2)4CH3

P(3HB-co-3HOd) (Nodax) -CH3 et –(CH2)14CH3

Polyesters aliphatiques biodégradables

Fermentation bactérienne

Thermoplastiques semicristallins

100% résistant à l’eau

* O*

OR

n

PHA

Structure chimique variable et contrôlée

Les Poly(Les Poly(hydroxyalcanoatehydroxyalcanoate))PHAsPHAs


Propriétés très différentes suivant la structure chimique (107 polymères)Ex. PHB : Bonne résistance en température mais fragile

PHBV: Plus ductile, proche du PP

Problème: coût et capacité de production

Les AmidonsLes Amidons

Amidon : Maïs, Blé, Pomme de terre, Pois

Polymère naturel issu du mélange de deux macromolécules

O

HH

H

H*H

O

OHOH

OH

O

HH

H

HH

O

OHOH

OH

*n

O

HH

H

H*H

O

OHOH

O

O

HH

H

HH

O

OHOH

OH

*

HH

H

H*H

O

OHOH

OH

n

n

AmyloseAmylose AmylopectineAmylopectine


Polymère naturel issu du mélange de deux macromolécules

Composition (origine de l’amidon) ⇒ Propriétés différentes

Amidon natif peut-être transformé en amidon

thermoplastique:

Transformation par extrusion plastification

(Plastifiant : eau, glycerol, polyols)

Cliché MEB d’amidon

Les AmidonsLes Amidons

Bonnes propriétés méchaniques

Excellente propriété barrière

Anti-statique

souflage, injection, extrusion

Températures process : 120 à 180°C



Fournisseurs : Novamont Spa, Biopolymer Technologies AG, Biotec GmbH,

Plantic Technologies, Biopak

La cellulose et ses dérivésLa cellulose et ses dérivés

Bonnes propriétés mécaniques

Matériau pouvant résister à l’eau bouillante

Transparent

Injection, extrusion,thermoformage




Fournisseurs : Mazuchelli SPA, FKUR Kunststoff Gmbh, Clarifoli, Wolf Walsrode

AG, Albis plastic GmbH, Modiplast

Polymères synthétiques Polymères synthétiques biodégradablesbiodégradables

PBS / PBSA

PET

PTT

Autres matériauxAutres matériaux

Polymères Polymères biosourcésbiosourcés non non biodégrablesbiodégrables

PA - 11


PUR

PGA

PCL

Fournisseurs : BASF, Dupont, Showa Denka, Solvay, Dow, Arkema

Petro-Based (crude oil,

natural gas)

Refining & Cracking

ParaxyleneTerephthalic

Acid (TA)

Monoethylene Glycol (MEG)

Ethylene

PET Resin(70% TA & 30% MEG)

PETBottle

recyclePetro-Based PET

use

Petro -Based Refining & Terephthalic

recycle


Ethanol to

Ethylene

Petro -Based (crude oil,

natural gas)

Refining & Cracking

Paraxylene Terephthalic Acid (TA)

Plant-Based Carbohydrate

Fermentation&

Distillation

BIO Monoethylene Glycol (bMEG)

Plant PET Resin

(70% TA & 30% bMEG)

PlantBottle

use

Plant-Based PET

Source : Coca Cola

OH

OHOH

OH

OOH

CH2

CH

CH2

OH

OH

OH

CH2

CH2

CH2

OH

OHC C O

O

O

O

CH2CH2CH2CH2OH CH2CH2CH2CH2OHn

C C

O

OH

O

OH

glucose glycerol

E. Coli (GM)enzymatic conversion

(aerobie)

1,3-propanediolPDO

Polytrimethylene terephthalatePTT

Purified terephthalic acidPTA

+

- water- PDO

Poly(Poly(triméthylènetéréphthalatetriméthylènetéréphthalate) PTT) PTT


C C

O

CH3O

O

OMe

PDO

Dimethyl terephthalateDMT

+

-MeOH-PDO

Propriétés thermiques, mécaniques et barrièresPropriétés thermiques, mécaniques et barrières


Données: Auras 2004, Biopolymers L. Averous 2009, données fabricant

Principales applications de produits ou d’emballage s Principales applications de produits ou d’emballage s en Bioplastiquesen Bioplastiques

Segment : Produits « marketés »

Emballage Agroalimentaire :

- Barquette / film / bouteille / coating

Emballage Cosmétique:

- Pot / calage / Stick

Papeterie:

- Stylo / classeurs

Textile:

Segment : Produits « techniques »

Biocomposites:- Bois / Lin / ChanvreAutomobile:- Renfort de portière / plage arrière / textileProduits Hi Tech:-Téléphone, ordinateur portable, TV

Segment : Produits jetablesSacherie:


- Fibre non tissé / vêtement / couche

Médicale / paramédicale:

- Pilulier / gélule

Support marketing:

- Présentoir / PLV

Sacherie:- Sacs sortie de caisse / sacs poubelle

Segment : Produits à usage unique

Vaisselle jetable :- Gobelet, couvert, assietteTextile:- Fibre non tissé / vêtement / couche Horticulture / agriculture:- Pot de fleurs / films de paillage

Source : Naturplast

Principales applications de produits ou d’emballage s Principales applications de produits ou d’emballage s en Bioplastiquesen Bioplastiques

Segment : Produits « marketés »

Emballage Agroalimentaire :

- Barquette / film / bouteille / coating

Emballage Cosmétique:

- Pot / calage / Stick

Papeterie:

- Stylo / classeurs

Textile:

Segment : Produits « techniques »

Biocomposites:- Bois / Lin / ChanvreAutomobile:- Renfort de portière / plage arrière / textileProduits Hi Tech:-Téléphone, ordinateur portable, TV

Segment : Produits jetablesSacherie:

65% emballage(film, sachetterie, …)

Environ 0,7% de la consommation globale des matières plastiques.


- Fibre non tissé / vêtement / couche

Médicale / paramédicale:

- Pilulier / gélule

Support marketing:

- Présentoir / PLV

Sacherie:- Sacs sortie de caisse / sacs poubelle

Segment : Produits à usage unique

Vaisselle jetable :- Gobelet, couvert, assietteTextile:- Fibre non tissé / vêtement / couche Horticulture / agriculture:- Pot de fleurs / films de paillage

globale des matières plastiques.

Environ 20-30% de progression par an

Source : European Bioplastic Association

barquette / film / bouteille / coating

Deuxième secteur après la sacherie.Adéquation contenu/contenant pour les produits bio.

Produits d’extrusion : Film et barquette de thermoformage.

Matières principales : PLA

Pots / calage / Rouge à lèvre

Grand intérêt de ce secteur fortement marketé (comme l’agroalimentaire).

Adéquation contenu/contenant pour les produits bio.

Matières principales : Développements sur diverses matières


Source : Naturplast

Fibre non tissé / vêtements / couches

Intérêt écologiqueMatières principales : Principalement le PLA

Stylos / classeurs

Intérêt écologique et marketing, secteur fortement concurrencé par peu d’acteurs, besoin de démarcation



Source : Naturplast

Piluliers / gélules

En lien direct avec les produits bio (ex: complément alimentaire)

Beaucoup de produits jetables dans le médical

Présentoirs / PLV

Intérêt écologique et marketing, secteur fortement concurrencé par peu d’acteurs, besoin de démarcation



Source : Naturplast

Bois / Lin / Chanvre

Adéquation entre une fibre végétale et unematrice végétale ou biodégradableDesign spécifique

Téléphone, ordinateur portable, TV

Secteur fortement concurrentiel, produit cher, besoin d’innovation et de démarcation.Développement principalement en Asie (premier producteur au monde).Matières principales : Biocomposite PLA + fibres végétales


Renfort de portière / plage arrière / textile:

Volonté de différentiation + contraintes législatives.2012 : 80% des plastiques devront être recyclés,recyclables ou issus de matériaux biosourcés.Matières principales : PLA pour la fibre – PLA + renfortvégétal pour des pièces d’intérieur automobile(habillage de portières, plage arrière …)

Source : Naturplast, Arkema

Sacs sortie de caisse / sacs poubelle

65% des bioplastiques.Matières principales : Copolyestersbiodégradable – Mélanges amidon /copolyesters biodégradables ou MélangesPLA / copolyesters biodégradables

Gobelets, couverts, assiettes

Pertinence d’utiliser des produitsbiodégradablesMatières principales : Développementssur diverses matières


Source : Naturplast

sur diverses matières

Fibre non tissé / couches

Interet écologiqueMatières principales : Principalement le PLA

Pots à fleurs / films de paillage

Dégradation dans le sol (moyennementrapide).Recherche de biodégradation contrôléepour les films de paillage : un des seulsréels intérêt de biodégradation de produit.Matières principales : Mélanges amidon /copolyesters biodégradables - divers

Pots et clayettes injectés

Acétate de celluloseFibres végétales (Miscanthus)

P.H.A.


Source : Naturplast

Conditions de transformation (PLA)

Température de polymère fondu

185 °C

InjectionInjection

ThermoformageThermoformage

Ecoflex (copolyester)Température fourreau entre 140 et 170 °C

Rouleau froid : ~ 40°C

Extrusion gonflageExtrusion gonflage


Température fourreau 160 à 190 °C

Température moule 15 à 35 °

Vitesse de vis 100 – 175 rpm

Pression d’injection 900 bars

ThermoformageThermoformage

Plantic (amidon de maïs)Température de formage : 125°C - 135°C

Pression de formage : ~ 6 bars

Bilan environnemental mitigé (ACV, fin de vie,…)Bilan environnemental mitigé (ACV, fin de vie,…)

Rôle économique indéniableRôle économique indéniable

Image de marque pour le consommateurImage de marque pour le consommateur

Matériaux intéressants mais nécessité de résoudre divers problèmes Matériaux intéressants mais nécessité de résoudre divers problèmes

(propriétés, approvisionnement, coût,..) pour pouvoir venir concurrencer (propriétés, approvisionnement, coût,..) pour pouvoir venir concurrencer

Conclusion sur les BioplastiquesConclusion sur les Bioplastiques


(propriétés, approvisionnement, coût,..) pour pouvoir venir concurrencer (propriétés, approvisionnement, coût,..) pour pouvoir venir concurrencer

les matériaux de ressources pétrolièresles matériaux de ressources pétrolières

R&D important pour pérenniser ces matériauxR&D important pour pérenniser ces matériaux

Merci pour votre attention !Merci pour votre attention !


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Dr Stéphane LECONTEPTT issue de 1,3-PDO biosourcé PBT issue d’acide succinique biosourcé PET...

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