Les matériaux émergeants en emballage

01.11.2005

Résumé de la conférence de Benjamin Berton (département GCE - IUT d’Evreux) « Les matériaux émergeants en emballage » donnée lors de la Journée de l’Ingénieur et du Scientifique organisée par L'Union Régionale des Ingénieurs et des Scientifiques du Languedoc-Roussillon (2 décembre 2004).

Dans les pays industrialisés, les emballages ont rempli depuis longtemps leur premier objectif : « préserver les récoltes agricoles ». Une fois ce premier défi surmonté, l’emballage a dû répondre à un nombre croissant d’exigences imposées par le marché. Ainsi, l’emballage a permis progressivement de faciliter le transport et la manutention du produit (fonctions logistiques) ; d’assurer la vente du produit (fonctions marketing) ; de faciliter son utilisation (fonctions de service) et enfin d’informer et de rassurer de consommateur (fonctions d’informations). De plus, la conception d’un emballage est de plus en plus réglementée. Par exemple, pour répondre à la directive Européenne 2004/12/CE du 11 février 2004, les emballages devront répondre à des normes très strictes en terme d’environnement (éco-conception, économie à la source, recyclabilité, etc.). C’est dans ce contexte d’une perpétuelle évolution de l’emballage que les concepteurs doivent faire appel aux nouvelles technologies et aux nouveaux matériaux proposés par les laboratoires de recherche ou de R&D.

Dans cet exposé, après une brève présentation des principaux matériaux utilisés couramment dans l’emballage, nous nous intéresserons à deux matériaux émergeants, ainsi qu’aux contextes qui ont amené à l’utilisation de ces matériaux. Les deux matériaux présentés sont l’acide polylactique (PLA) et les nano-composites polymères (PNC).

1^er exemple : Demande croissante de sécurité alimentaire et développement de matériaux barrière : cas des Nano-composites polymères

Dans les années 90, la succession de crises alimentaires (poulet à la dioxine, vache folle, listeria, salmonelle, etc.) a provoqué chez le consommateur une grande méfiance vis-à-vis des produits alimentaires. Dans ce contexte, l’industrie de l’emballage a fait preuve de beaucoup d’innovations pour rassurer le consommateur. Ainsi, on a vu apparaître de nombreuses techniques permettant d’assurer la traçabilité du produit, mais également d’augmenter sa durée de vie dans son emballage. Par exemple, des films barrières aux gaz et aux arômes ont été développés pour mieux conserver les qualités organoleptiques et microbiologiques de l’aliment. Les principaux matériaux barrières en cours de développement dans l’emballage sont l’alcool polyvinylique (EvOH), le polychlorure de vinylidène (PVDC) et les nano-composites polymères (PNC).

Les nano-composites polymères sont des polymères renforcés par de petites quantités (moins de 5% en poids) de nano-particules ayant un grand facteur de forme
(L/h > 300)

Les études réalisées sur des films à base de nano-composites polymères ont montré que ceux-ci présentaient des propriétés mécaniques et barrières à l’oxygène très intéressantes tout en conservant leur transparence. Ce matériau est en cours de développement, mais on peut déjà les trouver dans certains emballages de ketchup.

2^ème exemple : écoconception des emballages et développement de l’acide polylactique

Les directives européennes 94/62/CE et 2004/12/CE exigent la prise en compte de la valorisation en fin de vie des emballages, dès leurs conceptions. Trois types de valorisation sont prévues par la loi : le recyclage matière, la valorisation thermique, et le recyclage organique (compostage). Ces directives ont ainsi favorisé le développement d’emballages en biopolymères compostables (amidon, gluten, caséine, cellulose, PHA, etc.). Malheureusement, ces matériaux biodégradables présentent encore trop souvent des propriétés inférieures à celles de plastiques issus de la pétrochimie.

Actuellement, seuls quelques polymères biodégradables comme l’acide polylactique (PLA) présentent des propriétés suffisamment intéressantes pour pouvoir rivaliser avec les résines issues des hydrocarbures.

Le PLA est un biopolymère de synthèse produit par polymérisation chimique d’un composé chimique issu de la dégradation de l’amidon : l’acide lactique.

En plus d’être biodégradable et issu de matières premières renouvelables, le PLA présente des caractéristiques technologiques similaires à celles des plastiques couramment utilisés dans l’emballage (bonnes propriétés mécaniques et barrière, transparent, scellable, thermoformable, imprimable, etc.). Ces nombreux atouts permettent l’utilisation du PLA sous de nombreuses formes (sacs de caisse, flacons, pots de yaourt, barquettes, etc.) Cependant, la limite du PLA réside dans son coût, deux à trois fois supérieur à celui des plastiques issus de la pétrochimie. L’autre problème majeur ce plastique biodégradable est qu’il n'existe pour le moment pas (peu) de collectes sélectives pour les emballages biodégradables. Ces emballages sont donc le plus souvent incinérés comme les autres plastiques issus de la pétrochimie.

Références :

Clerc C., 2004 « Des nano-particules de silicates pour accroître l’effet barrière » Emballage Magazine, Vol. 718, p 30.

Doumène S., 2004 « Les emballages biodégradables » Fiche Technique Emballage CCI Champagne Ardenne Emballage.

Saporta et al., 2003 « Dossier Matériaux : neuf pistes de progrès à creuser » Emballage Magazine, Vol. 658, p 29-40.

Saporta H., 2004 « Les emballages biodégradables ne sont pas magiques » Emballage Magazine, Vol. 727, p 38

Suprakas Sinha Ray and Masami Okamoto, 2003 « Polymer/layered silicate nanocomposites: a review from preparation to processing » Prog. Polym. Sci. Vol. 28, p1539–1641

Thallinger N., 2004 « Matériaux a base de nano-particules et leurs applications dans le domaine de l'emballage industriel et domestique » Fiche Technique Emballage CCI Champagne Ardenne Emballage.

Vinka E.T.H., Rabago K.R., Glassnerb D.A., Gruberb P.R. (2003) « Applications of life cycle assessment to NatureWorksTM polylactide (PLA) production » Polymer Degradation and Stability, Vol. 80, p 403–419

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