Des emballages alimentaires tout en cellulose de haute performance et respectueux de l’environnement
Les emballages alimentaires sont destinés à assurer un transport sûr et efficace des aliments tout au long de la chaîne d’approvisionnement, tout en préservant la durée de conservation des denrées périssables dans les magasins et les foyers. Malheureusement, les propriétés qui confèrent aux emballages leur efficacité les rendent également difficiles à recycler. Les emballages alimentaires conventionnels sont constitués de plusieurs couches de différents matériaux, notamment des feuilles d’aluminium, du papier et des plastiques, difficiles à séparer. Par conséquent, la plupart des contenants finissent dans des décharges ou sont incinérés. Le projet CelluWiz a reçu un financement de l’entreprise commune Bio-industries, un partenariat public-privé entre l’UE et l’industrie, afin de développer des technologies permettant la production de produits d’emballage entièrement en cellulose qui sont compostables/biodégradables et recyclables.
Stratification humide de la cellulose microfibrillée: faire obstacle à la pénétration des graisses et de l’oxygène
La cellulose est le composant clé des parois cellulaires des plantes et le polymère le plus abondant sur Terre. Bien que la cellulose ne soit pas une barrière contre les graisses, l’oxygène, l’eau et la vapeur d’eau, ses microfibrilles de cellulose sont efficaces contre les graisses et l’oxygène. La cellulose microfibrillée (MFC), un type de nanocellulose, est obtenue par un prétraitement des fibres de cellulose — enzymatique dans le cas de CelluWiz — suivi d’un traitement mécanique. Les couches de MFC ont été appliquées sur du carton à l’aide du procédé de la stratification humide MFC de CelluWiz, l’une des deux technologies clés développées dans le cadre du projet. «La stratification humide est notre procédé unique et breveté qui permet d’appliquer une fine couche de MFC sur du papier ou du carton sans colle, ce qui lui confère d’excellentes propriétés de barrière aux graisses et à l’oxygène. Avec CelluWiz, nous avons fait progresser son niveau de maturité technologique et produit pour la première fois des bobines de carton stratifié par voie humide très performantes», déclare le coordinateur du projet, Philippe Martinez, du Centre technique et de recherche sur la pâte et le papier.
La chromatogénie renforce la résistance à l’humidité
Le deuxième résultat majeur de CelluWiz a été de faire progresser le niveau de maturité technologique de la chromatogénie, une technologie verte sans solvant utilisée pour conférer des propriétés hydrophobes aux matériaux à base de cellulose. «CelluWiz nous a permis d’optimiser le processus de greffage de la chromatogénie, en atteignant des densités de greffage élevées de la couche de MFC à la fois en laboratoire et à l’échelle pilote. Nous avons augmenté de 80 % la teneur en acides gras hydrophobes greffés du carton stratifié par voie humide de la MFC», fait remarquer Philippe Martinez. Les essais pilotes de CelluWiz ont produit 80 kg/jour de matériaux d’emballage, alors que l’objectif initial était de 1 à 10 kg/jour, et avec des densités de greffage plus élevées que prévu. Les matériaux entièrement cellulosiques sont recyclables (EN 13430:2004), compostables (EN 13432:2000) et biodégradables en milieu marin (ISO 14852:1999 et ASTM D6691:2017). Ils ont été utilisés pour produire 100 pièces de chacun des trois produits suivants: boîtes, gobelets et plateaux. «Celluwiz a combiné la stratification humide et la greffe par chromatogénie de la MFC pour produire des emballages entièrement en cellulose offrant de bonnes propriétés de barrière aux graisses, à l’oxygène, à l’eau et à la vapeur d’eau sans utiliser de colle ou de plastique», résume Philippe Martinez. Ce dernier estime que ces matériaux et procédés peuvent réduire jusqu’à 40 % l’empreinte carbone en remplacement de matériaux recyclables à base de combustibles fossiles et de 75 % par rapport à des produits non recyclables. Les résultats de CelluWiz pourraient révolutionner l’emballage et apporter des avantages considérables pour l’environnement.
Mots‑clés
CelluWiz, cellulose, emballage, MFC, stratification humide, chromatogénie, papier, cellulose microfibrillée, contenants alimentaires, nanocellulose
