La vedette aux emballages biosourcés et recyclables à bonnes propriétés fonctionnelles
24e World Packaging Conference de l’IAPRI
La 24e World Packaging Conference de l’association internationale des instituts de recherche de la filière Emballage, IAPRI, s’est tenue du 17 au 24 mai à Valence. L’institut technologique espagnol de l’emballage, du transport et de la logistique, ITENE, qui l’accueillait cette année, fêtait en même temps ses trente années d’existence. Pas moins de 150 intervenants, spécialistes de la recherche sur les emballages et issus de diverses universités et d’autres instituts de 32 pays, y ont pris la parole devant 300 congressistes, pour la plupart également actifs dans le domaine.
L’offre pléthorique d’exposés scientifiques se distribuait en cinq segments, eux-mêmes présentés dans le cadre d’autant de sessions parallèles. Impossible donc d’assister physiquement à toutes les présentations. L’organisation, irréprochable, y avait heureusement pourvu avec une solution tout aussi parfaite: un document de référence faisant la somme de tous les exposés. Les cinq segments se déclinaient comme suit: matériaux d’emballage; conception et développement d’emballages; distribution d’emballages pour les produits; machines d’emballage; durabilité des emballages dans la chaîne d’approvisionnement et les technologies de conditionnement de produits et d’emballage.
Nonobstant les points de vue intéressants développés sur chacun de ces terrains, le présent article prend le parti de se concentrer sur les évolutions dans le domaine des matériaux d’emballage. En cause, notamment, le Règlement sur les emballages et déchets d’emballage qui promet d’imposer un certain nombre d’obligations strictes concernant les emballages mis sur le marché européen à partir de 2030. À noter que celles-ci s’appliqueront aux emballages produits aussi bien à l’intérieur de l’UE qu’en dehors de ses frontières. Bien que seules les grandes lignes soient connues et que les détails ne soient pas attendus avant 2026, il est grand temps pour les emballeurs de se mettre à l’ouvrage.
Des recherches dominées par le biosourcé
Un certain nombre de fils rouges concernant le développement de nouveaux matériaux d’emballage – ou la modification de matériaux existants – se sont dégagés à Valence. Par exemple, l’ajout d’une couche barrière permettant au matériau de satisfaire aux exigences fonctionnelles minimales, en particulier pour prévenir l’altération des aliments. De nombreuses solutions centrées sur des matériaux biologiques ou biodégradables ont ainsi été mises en avant. Avec éventuellement une comparaison avec les caractéristiques fonctionnelles des plastiques d’emballage pétrosourcés.
Comparaison de multicouches pétrosourcés et biodégradables
Par exemple, une recherche placée sous la direction du Prof. Mieke Buntinx de l’Université d’Hasselt (BE) a fait la comparaison de deux complexes différents pour le thermoformage: un pétrosourcé et un multicouche biodégradable. Le but était de déterminer l’amincissement maximum et la perméabilité aux gaz associée. On a ainsi comparé les propriétés thermiques et de traction de deux multicouches commerciaux: un complexe PE/EVOH/PE et un film compostable Ecovio/GPol/Ecovio (~85 µm). Ecovio est la marque d’un bioplastique PLA/PBAT de BASF. Des essais de traction à des températures sélectionnées ont ensuite été effectués pour identifier l’allongement maximal à la rupture. Les films de 70x60 mm2 ont ensuite été étirés dans le sens machine et/ou transversal (MD, CD, MD+CD) à 45°. L’épaisseur microscopique ainsi obtenue a été comparée à l’amincissement du fond, des parois et des coins des raviers thermoformés.
Augmentation de la perméation de la vapeur d’eau
Les résultats concluent à une augmentation proportionnelle de la perméation de la vapeur d’eau (WVTR, Water Vapour Transmission Rate) sur les deux films amincis. Les couches PE opposent par ailleurs une meilleure barrière à la vapeur d’eau que les couches compostables. La perméation de l’oxygène (OTR, Oxygen Transmission Rate), en revanche, n’est pas proportionnelle au taux d’amincissement du film total ni à l’épaisseur de la couche barrière. Une réorientation des chaînes de polymères dans la couche barrière laisse même observer une amélioration de la barrière à l’oxygène par rapport aux films de base, surtout dans le cas du multicouche PE. Il devient donc ainsi possible d’employer moins d’EVOH, ce qui rend le film multicouche plus recyclable.
Conclusion pour Buntinx: la combinaison biocompostable a la préférence en conditions sèches, parce que la barrière Gpol atteint des propriétés barrières à l’oxygène très élevées pour une faible humidité relative. La couche EVOH du multicouche pétrosourcé est en revanche moins sensible à l’humidité relative que le Gpol, ce qui en fait le matériau recommandé pour emballer des aliments à teneur en humidité élevée ou supérieure.
Absence d’une infrastructure de collecte
Si Buntinx et son équipe ont sciemment choisi d’étudier des biomonomatériaux dans le cadre de leur recherche, c’est aussi pour un certain nombre d’autres raisons, indépendamment du fait qu’il n’existe encore aucune structure de collecte en Europe. "Les matériaux d’emballage multicouches sont encore et toujours considérés comme des solutions très efficaces et respectueuses de l’environnement par rapport aux alternatives. Ce qui s’explique par l’excellente balance qu’ils offrent entre les performances mécaniques nécessaires à leur logistique et leur manipulation et la stabilité thermique indispensable à leur remplissage et/ou conditionnement à chaud. Sans oublier aussi l’attrait pour le client, les avantages en termes de soudabilité et de barrière aux gaz, à l’eau ou aux arômes nécessaires à la conservation, ou encore la légèreté, qui rend possible une réduction de la consommation des ressources."
À la fin de leur durée de vie, les emballages multicouches sont actuellement en grande partie incinérés, parce qu’il n’est pas (encore) possible de les recycler par un procédé mécanique traditionnel dans l’infrastructure existante de gestion des déchets. "Ce qui est contraire aux principes fondamentaux de l’économie circulaire, surtout au sein de l’Union européenne, où les emballages plastiques constituent une priorité majeure parmi les initiatives en matière de circularité", souligne Buntinx. "Sachant qu’à peine 39,6% des déchets d’emballages plastiques ont été recyclés en 2021, la nécessité de la circularité est encore renforcée par l’entrée en vigueur du PPWR, qui impose un objectif de recyclage de 55% pour les emballages plastiques d’ici 2030."
Conçu pour le recyclage
Dans l’optique de la nouvelle réglementation, le design for recycling, ou conception axée sur le recyclage, doit être mis en œuvre pour réduire la complexité des multicouches. "Mais si le gain de recyclabilité découlant d’un monomatériau moins complexe implique une augmentation de la consommation de matière ou une diminution de la durée de conservation par rapport à une solution multicouche, où est l’intérêt environnemental?", s’interroge Buntinx.
"On observe aujourd’hui une tendance à la réduction de la diversité des matériaux multicouches, la préférence allant à des polyoléfines avec une consommation limitée de copolymères d’éthylène alcool vinylique (EVOH) et de couches métallisées d’aluminium ou de dioxyde d’aluminium (AlOx) ou de silicium (SiOx), destinées à améliorer les propriétés barrières jusqu’à un certain point." Pour répondre aux normes de recyclabilité selon les directives Ceflex ou RecyClass, les multicouches doivent comporter au minimum 90% de polyoléfines pour pouvoir être considérés comme des monomatériaux convenant pour le recyclage. Buntinx: "La coextrusion avec l’EVOH a la préférence par rapport aux couches d’AlOx et de SiOx, qui conviennent en général moins bien pour les emballages stérilisables ou les applications de thermoformage sous vide."
Des essais de recyclabilité ont montré que l’EVOH a un faible impact sur le matériau recyclé, avec un seuil maximum de 5% de la masse totale du film PE. Au-delà de cette limite, un impact immédiat est observé sur le processus d’extrusion, avec un jaunissement du matériau, une augmentation de la brume, des membranes et des points noirs, et une rupture fréquente de la bulle.
Le biosourcé parfois l’unique solution
L’amélioration des technologies de recyclage offre une autre manière de répondre aux exigences de circularité pour les multicouches. Buntinx encore: "Dans un proche avenir, un mix de différentes technologies de recyclage (par exemple, recyclage de matériaux de haute qualité, recyclage chimique avec production d’hydrocarbures et downcycling) va se développer dans différentes régions du monde. Cette évolution dépendra grandement des réglementations locales et de la disponibilité des technologies."
Mais si les pays développés disposent des technologies les plus efficientes pour recycler les multicouches, une grande partie du monde n’a pas encore mis en place une infrastructure pour la gestion des déchets, même à base de systèmes de recyclage conventionnels. Buntinx et son équipe en conviennent: "L’utilisation de matériaux biosourcés dans les complexes continue dès lors d’offrir une opportunité de réduire les émissions de carbone et de découpler les emballages de l’économie fossile. En outre, les emballages alimentaires biodégradables peuvent être jetés avec les déchets de nourriture pour être traités par compostage ou recyclage organique. De plus, les films biodégradables offrent une meilleure compatibilité avec les matériaux compostables à base de fibres, et ils conviennent idéalement comme couche barrière dans les emballages à base de papier. La protection barrière du produit emballé, surtout après transformation du matériau, reste prioritaire."
Nous revenons plus en détail sur cette conférence scientifique de l’emballage dans les pages de ce même numéro.
Photographie: IAPRI/ITENE
