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Des polymères biosourcés et des revêtements actifs pour des emballages alimentaires plus écologiques

Les plastiques enduits peu coûteux à base de combustibles fossiles gardent les aliments plus frais et plus sûrs pour la consommation, mais leur impact néfaste sur l’environnement peut l’emporter sur leurs avantages. La recherche financée par l’UE a fait avancer des alternatives biosourcées tirant parti des micro-organismes et des métabolites naturels.

Changement climatique et Environnement
Technologies industrielles

L’emballage alimentaire en polymère multicouche est la norme de l’industrie, permettant de multiples fonctionnalités nécessaires qui ne sont présentes dans aucune à elle seule. Cependant, les multiples couches liées qui agissent comme une barrière à l’oxygène et à l’humidité sont difficiles à recycler, et les plastiques synthétiques ne sont pas biodégradables, ce qui crée un problème croissant en fin de vie. Les préoccupations environnementales sont partagées par les gouvernements, les industries et les consommateurs, mais trouver des alternatives monocouches recyclables et/ou biodégradables affichant les mêmes performances que les emballages conventionnels a été assez difficile. Avec le financement de l’Entreprise commune Bio-Industries, un partenariat public-privé entre l’UE et l’industrie, l’ambitieux projet REFUCOAT a réuni 12 partenaires multidisciplinaires tout au long de la chaîne de valeur de cinq pays de l’UE pour s’attaquer à ce problème. Le projet REFUCOAT a fait progresser le potentiel de deux biopolymères biodégradables prometteurs et a également repoussé les limites de ce qui pourrait être possible, démontrant l’utilisation d’organismes «se nourrissant» des bactéries (bactériophages) dans les revêtements actifs.

Donner vie au bioemballage en exploitant les microbes et les métabolites naturels

De nombreux micro-organismes sont des lignes de production miniatures de polyhydroxyalcanoates (PHA), des bioplastiques entièrement biodégradables aux propriétés ajustables. Le sujet d’une recherche intensive, les PHA de poids moléculaire élevé convenant aux applications industrielles d’emballage alimentaire étaient jusqu’ici inaccessibles. Le projet REFUCOAT a réussi à exploiter les micro-organismes pour valoriser les déchets agroalimentaires, conduisant à des revêtements biodégradables à base de PHA pour les emballages alimentaires. L’acide polyglycolique (PGA) est un autre polymère biodégradable et son produit de dégradation (et élément constitutif ou monomère), l’acide glycolique, est un métabolite naturel. Le PGA est couramment utilisé comme matériau de suture et sa résistance mécanique élevée et ses excellentes propriétés de barrière aux gaz le rendent également attrayant pour les applications d’emballage alimentaire. Selon Javier Marzo Muñoz, chef de projet chez AIMPLAS et coordinateur du projet REFUCOAT, et Lorena Rodriguez, cheffe du département emballage chez AIMPLAS et chercheuse principale du projet REFUCOAT: «Actuellement, l’acide glycolique est produit soit par la carbonylation du formaldéhyde, soit par l’hydrolyse alcaline de l’acide chloroacétique en utilisant des substrats toxiques ou nocifs et/ou des conditions de réaction difficiles. Chez REFUCOAT, nous avons mis au point un procédé catalytique à base d’or pour convertir le monoéthylène glycol en PGA pour une production plus verte de ce biopolymère biodégradable.» Enfin, l’équipe a exploité les ennemis viraux naturels des bactéries pour former des barrières actives innovantes qui prolongent la durée de conservation des produits. Les données préliminaires ont démontré une inhibition encourageante de la prolifération de Salmonella avec les bactériophages. Des recherches supplémentaires soutiendront l’approbation par l’Autorité européenne de sécurité des aliments.

Soutenir un moyen terme durable

Depuis plus d’un demi-siècle, les emballages multicouches, y compris les ressources non renouvelables comme l’aluminium, empêchent les denrées périssables de périr rapidement. Cependant, leur recyclage est difficile et coûteux, ce qui crée un fardeau environnemental et économique important. L’expertise diversifiée du consortium REFUCOAT était dans une position unique pour une enquête approfondie sur le développement d’emballages alimentaires monocouches entièrement recyclables, à base biologique. «REFUCOAT a développé des polymères bioPGA et PHA prometteurs et entièrement biodégradables destinés à l’emballage alimentaire. En outre, l’utilisation de bactériophages comme revêtements actifs pour les emballages alimentaires a clairement démontré son potentiel. Dans le cadre de ces activités, nos partenaires ont obtenu des solutions d’emballage intermédiaires et plus durables», résume Javier Marzo Muñoz. Alors que l’équipe continue de rechercher des emballages monocouches et biosourcés qui répondent aux exigences du marché, les chercheurs espèrent que les politiques encourageront l’écologisation de la chaîne de valeur actuelle des plastiques. REFUCOAT a préparé un document d’orientation avec des recommandations spécifiques pour soutenir cela à travers une durabilité accrue, des processus de recyclage améliorés et une augmentation des investissements dans les bio-industries.

Mots‑clés

REFUCOAT, emballage alimentaire, PHA, PGA, bactériophage, biopolymère biodégradable, revêtement actif, bioplastique, polyhydroxyalcanoates, acide polyglycolique

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