Une industrie émergente : de la matière première aux plasturgistes et composteurs
Michel HuneaultUniversité de Sherbrooke
Colloque sur les bioplastiques compostables2 juin 2011
Resumé
Définitions Forces motrices Revue de bioplastiques existants Perspectives et Opportunités
Que signifie le BIO dans BIOplastique ?
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Naturel ?Biodégradable?Meilleur pour l’environnement ?Vivant ?
Définition : Bioplastique Bioplastique = Polymère biosourcé◦ Matériaux fabriqués à partir d’une matière première de
source de carbone organique renouvelable
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Source renouvable Source non‐renouvelable
Contenu en ressource renouvelable : Norme ASTM D6866Basée sur la datation au C14 (i.e. âge du carbone organique)
Les premiers bioplastiques(dérivés synthétiques de cellulose)
Panneaux en résine thermodurcissableà base de soya et fibres naturelles,
1941
Vêtements en rayonne(acetate de cellulose),
1930s
Vêtements en rayonne(acetate de cellulose),
1930s
Boules de billard en Celluloid(nitrate de cellulose), 1868
Boules de billard en Celluloid(nitrate de cellulose), 1868
Carbone organique : source fossile vs source renouvelable
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CO2
Biomasse(C organique nouveau )
Réserve fossile(C organique ancien)
106 ans
100 an
~4% du pétrole utilisé pour plastiques
Énergiedu soleilÉnergie
(Nourriture,ChauffagetransportProduction électrique)
102 ans
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Définition : CompostabilitéASTM D6400
Biodegradation aérobique◦ Conversion supérieure à un seuil (60-90%)
après 180j
Fragmentation◦ Moins de10% de fragments > 2 mm après
12 semaines
Toxicité◦ Essai de germination (OECD 208) taux > 90% taux d’une référence
◦ Composition en métaux lourds sous niveaux déterminés
* Note: Seule la fragmentation ou la croissance de mousses sur le plastique ne suffit pas
Con
vers
ion
de C
(%)
020
40
6080
100
0 60 120 180 240
Durée (jour)
8
Biodégradation aérobiqueASTM5338
Mesure de respiration: ◦ Mesure de CO2 émis en fonction du temps◦ Calcul de la conversion de C organique en C
inorganique◦ La biodégradation dépend des conditions du milieu
CxH2x+3/2 O2 xCO2+xH20
Con
vers
ion
de C
(%)
0
20
40
60
80
100
0 60 120 180 240Durée (jours)
E.g. Milieu de compostageT= 58±2 oCEn présence d’airRéférence négative: PERéférence positive: cellulose
Force motrice: plastiques biosourcés
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Photo National Research Council of Canada
Prix des ressources fossiles
Développement des biotechnologies
Surproduction agricoleInstabilité politiquePression interne pour réduire dépendance au pétrole
Forces motrices environnementales
• Amélioration de l’image corporative• Perception positive pour le BIO
• Diminution d’impact visuel
• Diminution d’impact écologique (écosystèmes marins)
• Diminution d’empreinte carbone
• Valorisation des déchêts organiques
Force motrice: Compostabilité
Composition des déchêts◦ Papier et carton……….. 40%◦ Plastiques.…………..….. 10%◦ Métaux ………………….. 10%
◦ Matière organique…….40%
Déchêts secsPeuvent être recyclés, enfouis, incinérés avec récupération d’énergie.
¿Que faire?
nourritureFeuilles et reste de jardin
Compostage est une solution
Coûte moins cher que biométhanisation.Nécessite moins d’énergie que l’incinérationÉvite la production de méthane
Et vous avez le compost en PRIME
Rôle des plastiques compostable dans la gestion des déchets organiques
Souvent, il est difficile de valoriser les déchets organique mixtes (i.e. plastiques + matière putrescible)…
◦ Emballages plastiques+ matière organique
◦ Pellicules et mousses plastiques
◦ Articles jetables◦ Revêtements de papier et carton
◦ Sac de retailles de jardin
◦ Pellicule de paillage (agriculture) 1Mt/an!
12L’infrastructure de compostage se met en place!
Sacs (TPS ou Ecoflex)
Ustensiles (TPS)
OPPORTUNITÉ POURPLASTIQUESCOMPOSTABLES
Pellicule de paillage
Le compostage, une réalité…
Resumé
Définitions Forces motrices Revue de bioplastiques existants Perspectives et Opportunités
Ressources de la biomasse
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Natural Fibers•Cotton, Sisal, Jute, •Hemp, Flax
Sugars & Starches•From Corn, wheat, potato
OtherPolysaccharides•Pectin, Chitin, •Levan, Pullulan
Oils•Soybean, •Rapeseed•Castor
ProteinsGluten, Zein
Cellulosics &Lignocellulosics
ThermoplasticStarch
Woodlumber
CelluloseDerivatives(cellophane,Cellulose acetate)
Woodcomposites
Textiles+
Natural fibercomposites
Thermoset fromtriglycerides
Chitosan
heating Ethanol Biodiesel
Ene
rgy
Mat
eria
ls
Soy-basedbinders,PSA
ChemicalBuilding Blocks
chemicalsagrobusiness
BIOREFFINERY
Plastiques biosourcés
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Amidon Thermo-plastique
hydrolyse
LacticAcid
PropaneDiol
Succinicacid
Monomèresbiosourcés
PHA
Synthèse microbienne
Polyesters, polyamides, polyurethanes
Sucres simples
fermentation/traitementenzymatique
modification
Adipicacid
Huiles végétalesRicin, Soya
extraction
gelatinisation
plastification
Amidon et Carbohydrates
fermentationéthanol
déhydration
ethylene
Polyethylene PA11
Acide gras11C
*undecanoic acid
Thermosets
Réticulation
Matériaux compostables
Mélange à base d’amidon thermoplastique◦ Novamont’s Materbi, Plantic,
Rodenburg
Polylactide (PLA)NatureWorks Polyhydroxyalcanoate (PHA, PHB)
Telles, PHB industrial
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CompostableNon-Compostable
OXOdégradables
100%Biosourcé
Fossile
PartiellementBiosourcé
Polyéthylène issude l’éthanol (Brésil)Polyamide 11 issu d’huile de ricin
PU et Polyester utilisant diol biosourcés
99% des plastiquesconventionnels
Poly(acide lactique)
Poly(hydroxy alcanoate)
Amidon thermoplastique
PEA
PBAT
Polyester aromatique /aliphatique, E.g. Ecoflex
Perspective : volume de production des plastiques biosourcés
PLA 150 300 PHA ~0 50 Thermoplastic starch 100 150 PTT (25%Biobased) 50 100 PU (25% Biobased) 50 50 PE 0 450 PA11 50 50◦ Total 400 1150
Marché mondial des plastiques > 200,000 kTon/an
2010kton/an
2013kton/an
Positionnement stratégique – Filière Bioplastique au Québec
Producteurs de matière première
Industrie de synthèse chimique primaire et secondaire
FormulateursIndustrie de la plasturgie
Distributeurs/ Utilisateurs
CargillADMExxonShell
PuracTate & LylesDowDupontNatureWorksTelles
NovamontCereplastCerestechSolanylLavergnesFelix compounds
IPLBalcanWinpakPlastech& 500 PME au Québec
Entreprise de secteurs alimentaire, emballage, hygiène, etc.
ENTREPRISES TYPES
PRÉSENCE REGIONALE
Non Non Oui Oui Oui
positionnement du projet
Opportunités
Quelques bioplastiques actuellement disponibles
Opportunités◦ Mélanges polymères/amidon thermoplastique◦ Formulation de PLA cristallisable◦ Formulation de bioplastiques moussables◦ Formulation de bioplastiques pour laminage
de papier
Procédé de malaxage
Polymère synthétique
Amidon
Plastifiant
PPP
metering
vacuumventing
Side-feeding Leistritz Twin Screw 34 mm
Extruder
Starch
Extrusiondie
PPPP PPPP PPPP
PPPPPP
Puller &Cutter
Liquid feedAir or water cooling
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Prototypes Pièces moulées Feuilles extrudés. Feuilles de mousse. Pellicules minces Contenants thermoformés
Publications 2007 -2011
SujetsPLA/TPS : 4Cristallisation PLA : 2Moussage PLA : 3Nanocomposite bio: 3
Principaux CollaborateursHongbo LiNathalie ChapleauMihaela MihaiBasil Favis
Perspectives Croissance importante des plastiques
biosourcés et compostables
Normes et support législatif grandissantpour le compostage des matières organiques– Besoin pour bioplastiques compostables
Expertise et volonté existent au Québec pour être proactif et devenir leader dans cedomaine
Merci
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