Polymères biodégradables : Techniques de mise en œuvre

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RÉSUMÉ

L'utilisation des matières plastiques est aujourd'hui très répandue, principalement dans le secteur de l’emballage. Ces matières sont utilisées sur une période de temps très limitée, voire extrêmement courte à l’échelle du cycle de vie du matériau. Il est donc nécessaire d'améliorer la biodégradabilité de ces polymères et d'anticiper le mieux possible la fin de vie des produits. Pour cela, on prévoit la possibilité d'une décomposition naturelle du matériau, par des bactéries, des champignons ou des algues. C'est donc une alternative au mode de valorisation par recyclage (et donc de récupération d'énergie). Cet article présente à la fois les différents matériaux biodégradables (polymères naturels ou artificiels), les techniques de mise en œuvre (extrusion, injection), les méthodes de mesure de la biodégradabilité et également les applications industrielles de cette biodégradabilité.

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ABSTRACT

Plastic matters are currently in wide use, notably in the packaging sector. These matters are used during limited and even extremely limited time periods compared to the actual life-cycle of the material. The biodegradability of this polymer must be therefore improved in order to anticipate, at best, the end of life of the products. In order to achieve this, the possibility of a natural decomposition of the material through bacteria, fungi or algae has been envisaged. It is thus an alternative to valorization through recycling (and thus to energy recovery). This article presents the various biodegradable materials (natural or artificial polymers), the implementation techniques (extrusion, injection), the measurement methods of biodegradability as well as the industrial applications of this biodegradability.

Auteur(s)

Guy CASTELAN : Attaché aux affaires techniques et réglementaires, PlasticsEurope (Association européenne des fabricants de polymères) -

INTRODUCTION

Le succès des matières plastiques dans des secteurs aussi diversifiés que l'emballage, la construction, l'automobile, l'électronique, le médical, les énergies nouvelles s'explique par leur capacité à offrir une palette considérable de propriétés, ajustables en variant notamment la chimie et l'organisation moléculaire des polymères. Leur optimisation technico-économique pour chaque application impose de satisfaire aux exigences réunies de toutes les étapes en aval de leur fabrication : mise en forme, distribution, usage et fin de vie. La résistance dans le temps et l'inertie par rapport à l'environnement sont parmi les qualités les plus souvent requises.

La propriété de biodégradabilité est une fonctionnalité qui concerne l'étape de fin de vie des produits. Pour certaines applications, cette alternative au mode de valorisation par recyclage, récupération d'énergie, peut se révéler avantageuse ou prometteuse. C'est le cas notamment lorsqu'une filière de valorisation par compostage organique peut être organisée (par exemple sac à déchets verts compostés), ou lorsque il est préférable d'un point de vue technique, économique et environnemental de laisser le matériau dans le sol (par exemple film de paillage agricole). La vitesse de biodégradation doit alors être réglée adéquatement en fonction des conditions de fin de vie et de façon compatible avec l'ensemble des autres propriétés exigées par les étapes précédentes.

Les polymères biodégradables peuvent être issus de ressources fossiles ou de ressources biomassiques. Dans le langage du marché, le terme « biopolymère » désigne distinctement les polymères fabriqués à partir de la biomasse et les polymères biodégradables. Des travaux de normalisation sont en cours afin de clarifier la terminologie.

Cet article n'est consacré qu'aux polymères biodégradables, indépendamment de leur origine.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

Version courante de janv. 2018 par Guy CÉSAR, Emmanuelle GASTALDI

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bio4150

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Applications

4. Techniques de mise en œuvre

On peut transformer les biopolymères sur les machines de transformation déjà existantes. Toutefois, les conditions de mise en œuvre sont quelques peu différentes. Deux exemples sont présentés à travers l'injection et l'extrusion-soufflage.

4.1 Injection

La société Végéplast est spécialisée dans la transformation des polymères biodégradables issus de l'amidon par moulage par injection.

Les conditions de moulage sont regroupées dans le tableau 15 ; il est par ailleurs déconseillé d'utiliser des moules à injection sous-marine ou à canaux chauds ; il faut privilégier l'injection directe. Les carottes doivent être courtes et coniques, le seuil d'injection supérieur à 1 mm. La vis de plastification doit avoir un taux de compression faible et ne doit pas comporter de zone de dégazage.

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4.2 Extrusion-soufflage et extrusion sur rouleau froid

En prenant l'exemple du polyester Ecoflex® F, la transformation peut se faire sur les extrudeuses standards utilisées pour les PEBD et PEHD. Le profil de la vis doit permettre une température de fusion du matériau entre 140 et 170 ^oC. Avec une extrudeuse de 90 mm de diamètre, on obtient des débits de 130 à 250 kg/h. La figure 32 illustre une production de film tubulaire à partir de l'Ecoflex®.

Le polyester du type Ecoflex® est aussi utilisé pour la fabrication de feuilles par extrusion sur rouleau froid (Chill-roll extrusion ) qui consiste à ce que le produit fondu soit coulé sur un cylindre froid.

Le tableau 16 présente une classification des techniques de transformation utilisée en fonction du polymère biodégradable .