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Matériaux biodégradables et applications industrielles
LES BIOPLASTIQUES
MATÉRIAUX BIO-SOURCÉS
Une origine végétale :(partiellement ou totalement)
–Les sources principales• Céréales (maïs, blé…) amidon ou partie de
la plante• Pomme de terre fécule• Bois cellulose• Canne à sucre sucre• Tournesol huile végétale
–Autres ressources:• blé, riz, manioc, soja, betterave, algues
MATÉRIAUX BIO-SOURCÉS
Composites (blend) et nouveaux polymères :
– Un composite est un mélange, un assemblage, de plusieurs matières dont certaines peuvent être bio-sourcées: PP, PE chargés
– Les nouveaux polymères sont des matières plastiques utilisant la biomasse, en tout ou partie, comme matière première
MATÉRIAUX BIO-SOURCÉS
Les plastiques bio-sourcés:Plastique végétal
– Les polymères d'origine végétale sont, aujourd'hui, très généralement également biodégradables et compostables.Pour exemple : Biolice, Novamont, Sphere, NatureWorks, Innovia
– D’autres polymères d’origine végétale peuvent ne pas être biodégradables,: Pour exemple : Arkéma, DuPont ou le PE de Braskem.
MATÉRIAUX BIO-SOURCÉS
Plastiques bio-sourcés et Bioplastiques :
– Le terme bioplastique a, à ses débuts (entre 1990 et 2005), été utilisé pour désigner des plastiques ayant la capacité de se biodégrader
– Le développement et le réel intérêt pour les nouveaux plastiques bio-sourcés tend à réserver ce terme "bioplastique" aux seuls plastiques biodégradables d'origine végétale
LES BIOPLASTIQUES
Un bioplastique est :
– D’origine végétale(partiellement ou totalement -› caractère renouvelable) :
Le pourcentage de renouvelable varie en fonction des applications et des contraintes techniques.
Pour exemple, le minimum pour l’application sacs poubelle a été fixé à 40% dans la convention signée avec la FCD. Une échelle de temps a également été fixée en vue d'une augmentation progressive du pourcentage biomasse.
– Biodégradable & Compostable• La biodégradabilité est un mécanisme naturel de décomposition engendrée
par les microorganismes du sol (température, humidité et oxygène pour le compostage) ayant comme finalité la bio-assimilation
• La compostabilité est une biodégradation optimisée et contrôlée (compostage industriel ou domestique) et aussi un mode de traitement des déchets organiques (valorisation) permettant le retour au sol pour les composts de qualité (engrais naturel)
7 Norme sur le contenu d'origine végétale (biomasse)
ASTM D6866 :Détermination du contenu en carbone végétal
Norme américaine ne mesurant que le contenu en carbone végétal. Norme imparfaite pour la mesure du contenu végétal.
• Pour l'instant pas de norme de référence pour le contenu d'origine végétale• Une norme est en cours d'élaboration au plan européen et un projet est en cours d'élaboration à l'ACDV (Association de la Chimie du Végétal)• Un groupe de travail européen travaillant à l’élaboration de normes pour les produits biosourcés c’est actuellement constitué (TC 411)
8 Norme de Biodégradabilité & Compostabilité
NF EN 13432 :Biodégradabilité & Compostabilité des Produits d’Emballage
Norme Européenne Harmonisée publiée le 12 juillet 2000.
• Norme de référence• Une Biodégradabilité à 90% en 6 mois (Sturm)• Test de désintégration en condition de compostage.En moins de 3 mois, la totalité des résidus supérieurs à 2 mm doit être inférieur à 10% de la masse initiale.• Recherche de métaux lourds• Ecotoxicité contrôlée• Un Label de certification: « OK Compost »
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NF U 52 001 :Biodégradabilité des Films de Paillage Agricole
Norme Française publiée le 20 janvier 2005.
• Une Biodégradabilité à 90% en 6 mois, test de Sturm.*
• Une Biodégradabilité à 60% en 1 an, test dans le sol.*
• Une Biodégradabilité à 90 % en 6 mois, test compostage.*
• Recherche de métaux lourds
• Ecotoxicité contrôlée ( 2 tests positifs sur 3 demandés )
* Au moins 2 de ces tests doivent être satisfaits
Norme de Biodégradabilité
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LABELS et Certifications
OK Compost :Label de Certification répondant à la NF EN 13432
OK Biodégradable Soil :Certification proche de la norme NF U 52001
Label de IBAW :Label de conformité avec la NF EN 13432
DIN 54900 :Label Privé de Certification la Biodégradabilité
OK Compost Home :Certification Privée plus exigent que le précédent
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IDENTIFICATION ET VISIBILITÉ :
• 1 norme européenne inclue dans la Directive Emballage, NF EN 13432
• 2 labels de certification reconnus de laNF EN 13432
– « OK Compost »(le plus connu en France)
– « DIN Certco »
LES BIOPLASTIQUES
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les Fragmentables
Plastiques Oxo-Dégradables :– Plastique traditionnel (origine fossile) généralement du polyéthylène
(PE), additivé d’un peroxydant (sel de métaux dit oxo additif)
– Ces Plastiques sont :• Photo-dégradables dégradation du polymère sous l’effet de la lumière.• Thermo-dégradables : dégradation provoquée par la chaleur.• Oxo-dégradables : dégradation du polymère par oxydation.
– Parfaitement fragmentables, leur dégradation se limite généralement à une désintégration
• Les fragments sont des morceaux plus ou moins gros qui peuvent aller jusqu'à de la poussière de PE en fonction du pourcentage d'additif mélangé avec le PE. L'action des microorganismes responsables de la biodégradation reste toutefois limitée. A ce jour, aucune bio-assimilation réelle n'a été constatée.
• Une fois additivé, ces plastiques ne doivent pas être intégrés dans un filière de recyclage plastique du fait caractère fragmentable.
(note technique de l'association européenne des recycleurs)
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Cadre normatif français
Les bioplastiques et les Normes Françaises
NF EN 13432 Norme Européenne harmonisée de 2000 définissant les exigences relatives aux emballages valorisables par biodégradation et compostage (France, Europe)
NF U 52-001 Norme Française de 2005 définissant la biodégradabilité des plastiques en agriculture
NF 170 :MarqueNF Environnement Sacs à déchets compostables en partie composés de matière végétale
Marque française modifiée et sortie en d ’avril 2012 définissant les conditions applicables aux sacs à déchets biodégradables (NF EN 13432, label "OK Compost« , et un minimum de 40% d’origine végétale)
NF 299 :MarqueNF EnvironnementSacs de Caisse
Marque française modifiée en 2006 imposant la biodégradabilité (NF EN 13432) comme une des conditions pour son obtention. à compter du 1er Juillet 2007.
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• Incinération - oui (NF EN 13431)
• Recyclage matière - oui (NF EN 13430)
• Recyclage organique - oui (NF EN 13432)
Valorisation Organique* des déchets organiques (fermentescibles)
•50% des déchets urbains•25% à 30% des déchets ménagers
– L’organisation d’une filière spécifique pour ces déchets naturellement valorisables* est nécessaire et permettra aux bioplastiques de trouver leur pleine et entière utilité
– Le Grenelle 1 à fait entrer dans ces priorités la nécessaire valorisation organique pour atteindre nos objectifs de valorisation.
Cela est déjà le cas dans certains pays européens (Allemagne, Belgique, Grande-Bretagne, Italie, Pays-Bas…)
*compostage, méthanisation (EN 13432)
Fin de vie des Bioplastiques
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Cycle de vie des Bioplastiques
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Analyse sur le Cycle de Vie
Source : ADEME (Agence de l'Environnement et de Maîtrise de l'Énergie)
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ACV de sacs de caisse
Importance du choix du model de calcul :En fonction du model choisi les résultats peuvent être très différents
i : eutrophisation émission eau : indicateur basé sur la seule prise en compte des émissions dans l'eauf : eutrophisation émission eau + air : indicateur basé sur la seule prise en compte des émissions dans l'eau et des NOx émis dans l'air (NH3 négligé)
Source : ADEME (Agence de l'Environnement et de Maîtrise de l'Énergie)
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ACV de sacs de caissePertinence de l'indice :Si l'impact environnemental lié à cet indice est très faible pour le produit de référence, les données peuvent ne pas être pertinentes.
L'écart est important(11 fois plus)
mais
l'impact du référent est faible
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ACV des Bio-Plastiques
Source : ADEME (Agence de l'Environnement et de Maîtrise de l'Énergie)
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• Une alternative au tout pétrole– Encore très jeune, une 15aine d’années, la recherche permet
l’augmentation permanente de la part végétale en élargissant les ressources (huiles…) et d’améliorer les propriétés (barrières, durée de vie, etc).
• Leur gestion en fin de vie, le recyclage :
– Certains produits plastique ne sont pas recyclés pour des raisons environnementales, techniques ou économiques. Une valorisation avec les déchets organiques devient alors possible pour les bioplastiques.
• Faible impact environnemental :– Réduction de - 30% à - 75% des émission de CO2– Une économie d’énergie fossile
(Synthèse ADEME octobre 2004)
Avantages des Bioplastiques
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Les Bioplastiques aujourd’hui
Capacité de production• 500 tonnes en 1990 à l’échelle mondiale.• 400 000 en 2010 dont 200 000 en Europe.
Coût des Bio-plastiques• 10 fois plus cher en 1990• De 1,5 à 4 fois plus cher en 2010
Part de marché en 2010• 0,4 % du marché total des plastiques• 2,5 % du marché des produits en PE
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Quelques Chiffres
BIOPLASTIQUES ET SURFACE AGRICOLE UTILE*
Pour 400 000 TONNES (5%)0,75 % des surfaces céréalières européenne 0,29 % de la surface agricole européenne
Pour 800 000 TONNES (10%)1,35 % des surfaces céréalières européenne 0,52 % de la surface agricole européenne
PÉTROLE ET PLASTIQUES% de Pétrole utilisépour les Plastiques 4 % des utilisations Pétrole
PLASTIQUES en EUROPE
Tonnage de Plastique Utilisé 50 000 000 T
Tonnage de Polyéthylène Utilisé 8 000 000 T
*pour une base amidon et fécule
Evolution de la capacité de production mondiale des bioplastiques et plastiques végétaux depuis 2008
Plastiques Bio-sourcésBioplastiques et Plastiques végétale
Capacité de production mondiale des plastiques bio-sourcés en 2010 par type de plastique.
Plastiques Bio-sourcésBioplastiques et Plastiques végétale
Capacité de production des plastiques bio-sourcés en 2010 (par région)
Perspectives d'évolution de la capacité de production des plastiques bio-sourcés en 2015 (par région)
Plastiques Bio-sourcésBioplastiques et Plastiques végétale
Estimation de la croissance du marché des bioplastiques et plastiques végétaux à horizon 2020En Europe
Plant based Plastics
Bioplastics
Plastiques Bio-sourcésBioplastiques et Plastiques végétale
Perspectives européennes :
• Une part de marché entre 2% à 5% d’ici à 2020
Soit entre 800 000 et 2 500 000 Tonnes
• Un abaissement progressif des coûts en fonction du développement du marché et des capacités de production
Objectif, un l’équilibre, à terme en fonction de l’évolution du court du pétrole
Les Bioplastiques aujourd’hui
Les BioplastiquesPlastiques biodégradables d'origine végétale
Capacité de production• 500 tonnes en 1990 à l’échelle mondiale.• 350 000 en 2011 dont 170 000 en Europe.
Coût des Bio-plastiques• 10 fois plus cher en 1990• De 1,5 à 4 fois plus cher en 2011
Part de marché en 2011• 0,2 % du marché
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Les Bioplastiques
Perspectives Envisagées :
• Une part de marché entre 5% à 10% d’ici à 2015 / 2020 en Europe*
Soit entre 400 000 et 800 000 Tonnes
• Un abaissement progressif des coûts en fonction du développement du marché et des capacités de production
* Communiqué de presse ELIPSO du 8 octobre 2009
30Plastiques Végétaux et Bioplastiques
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Bioplastiques et Production
Les Bioplastiques s'extrudent sur les mêmes chaines de production que les plastiques traditionnels
Pour les films (80% des applications finales) il est préférable d'utiliser des lignes dédiées au LDPE
Point important, le contrôle de le température• Les bioplastiques se travail à températures entre 120 et160
degrés Celsius• Un système de refroidissement de la filière est souhaitable• Un système IBC permet d'améliorer la qualité de la la bulle
Impression• L'impression ne nécessite aucun traitement• Utiliser de préférence des encres à l'eau
Coupe soudure• Attention à la température• Il est préférable d'utiliser
des lames en demi lune
• Pour les bioplastiques, il sont recyclables en prés consommation comme en post consommation et aptitude à la biodégradabilité leur ouvre la voie de la valorisation organique après usage.
Important :
Puisque biodégradables et compostables, les bioplastiques sont utiliser de préférence pour des applications de courte durée et lorsqu'il n’existe pas ou qu’il est difficilement d'intégrer des produits en plastiques dans les filières de recyclage classique.
En d’autre terme, les bioplastiques ont un réel intérêt lorsque le recyclage traditionnel de certains produits en plastique est difficile pour des raisons techniques, économiques ou environnementales.
Recyclage et Bioplastiques
• Les bioplastiques sont des polymères d’un nouveau type, il convient donc de comparer les fiches techniques de chaque polymère en fonction des propriétés attendues (élasticité, résistance à la rupture, barrière aux gaz…)
• Pour exemple, un grade de Mater-Bi :
Caractéristiques des Bioplastiques
bioplastique pour des applications films (de 10 µ à 150 µ)
Plastique recyclable, biodégradable & compostable répondant à la norme NF EN 13432
Source :
Caractéristiques du Mater-Bi
35 Applications en bioplastiques :Sacherie
36 Applications en bioplastiques : Emballage alimentaire
37 Applications en bioplastiques : Particules de calage
38 Applications en bioplastiques : Films techniques
39 Applications en bioplastiques :Restauration rapide
40 Applications en bioplastiques :Agriculture
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2007 : INVENTEUR DE L’ANNÉE
NOVAMONT : INVENTEUR DE L'ANNÉE 2007
Catia BASTIOLI (PDG de Novamont)
a remporté ce prix pour sa contribution dans le
Domaine du Développement Durable
du fait de ses brevets qui ont permis la production de
BIO-PLASTIQUES intégrant des ressources renouvelables
