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New bio-based food packaging materials with enhanced barrier properties – BioBarrier

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Des bioplastiques pour emballages alimentaires fabriqués à partir de bactéries non pathogènes

Face au risque environnemental associé à l’utilisation accrue des plastiques traditionnels, les scientifiques européens ont envisagé des solutions biosourcées et biodégradables pour les emballages alimentaires.

Technologies industrielles
Alimentation et Ressources naturelles

Les déchets d’emballages alimentaires constituent un polluant environnemental majeur et sont issus d’emballages non dégradables comme le plastique. Il est dès lors urgent de concevoir des solutions de substitution aux matières premières d’origine fossile dans l’industrie de l’emballage alimentaire.

Emballages alimentaires biosourcés

Les matériaux d’emballage destinés à entrer en contact avec les aliments doivent la garantir la protection, la fraîcheur et la qualité globale de ces derniers pendant leur transport et leur stockage. Le projet BioBarr, financé par l’UE, s’est concentré sur les polyhydroxyalcanoates (PHA), produits naturellement par des bactéries non pathogènes dans des milieux pauvres en nutriments. Sur la base d’une étude de la littérature, les chercheurs ont découvert qu’un membre de la famille des PHA est un candidat approprié pour remplacer le polypropylène et le polyéthylène et que, contrairement à ses équivalents chez les polymères fossiles, il est biodégradable dans le sol comme dans la mer. «L’idée consistait à créer une biotechnologie de fermentation bactérienne des déchets issus des procédés industriels de la betterave sucrière, comme la mélasse et ses jus, en vue d’en extraire les PHA», explique Marianna Faraldi, coordinatrice du projet et chercheuse principale à Tecnoalimenti. Les chercheurs ont étudié la capacité de transformation des PHA en poudre, en granulés, puis en films flexibles. Cette approche a révélé leur fonctionnalisation pour des traitements de surface ou la lamination afin d’améliorer les propriétés barrière contre l’oxygène et la vapeur d’eau. BioBarr s’est également intéressé à leurs propriétés, résistance, biodégradabilité et conformité aux normes de sécurité. Le projet a permis de générer un précieux savoir-faire, tandis que de nouvelles méthodes ont été mises au point pour améliorer les techniques de pointe. Le traitement de surface des PHA à l’aide d’oxyde d’aluminium ou de silicium n’a pas nui à leur biodégradabilité, leur caractéristique essentielle. «Après 54 mois d’activités de recherche, la création de matériaux d’emballage biosourcés compostables et biodégradables affichant des propriétés barrière suffisantes pour les aliments demeure un défi», précise Marianna Faraldi. Le consortium a mis au point une bobine d’emballage flexible biodégradable à base de PHA aux caractéristiques prometteuses, qui respecte la législation actuelle relative aux emballages alimentaires. Cette bobine ne peut toutefois pas encore être exploitée dans un large éventail d’applications destinées au secteur alimentaire, car des problèmes liés à ses propriétés barrière limitées et à sa fragilité subsistent. Des recherches plus approfondies sont nécessaires. Les PHA peuvent toutefois être produits à partir de déchets agricoles ou alimentaires plutôt qu’à partir de sucre, ce qui permettra de développer plus avant le processus. Se tournant vers l’avenir, même si les coûts demeurent élevés par rapport aux solutions fossiles, les investissements prévus par les fournisseurs de PHA, conjugués à une demande croissante pour les bioplastiques de la part des consommateurs, réduiront de manière efficace le coût final des emballages biosourcés développés.

Une nouvelle encre biologique pour les emballages alimentaires

Les adhésifs et les encres employés pour les solutions d’emballage biodégradable doivent, eux aussi, être biodégradables; à défaut, leur quantité doit constituer au maximum 5 % de tout l’emballage. Un autre objectif clé du projet BioBarr était de remplacer les résines synthétiques et les pigments organiques tout en assurant une bonne imprimabilité et une bonne adhérence sur le substrat du polymère. Les membres du projet ont testé des résines issues de différentes sources biologiques, notamment des protéines de soja, des protéines de lait, de l’amidon de riz ainsi que des émulsions d’acide polylactique. Ils ont créé des prototypes d’encre biologique entièrement compostable qui répondaient aux exigences techniques d’une mise en œuvre industrielle. Les prototypes d’encre ont fait la démonstration de leur imprimabilité sur des matériaux d’emballage traditionnels et à base de biopolymères. BioBarr a reçu un financement de l’entreprise commune Bio-industries, un partenariat public-privé entre l’UE et l’industrie.

Mots‑clés

BioBarr, PHA, déchets, emballages alimentaires, compostable, biodégradable, emballages biosourcés, encre biologique, bioplastiques, biopolymères

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