« Je ne vois pas comment nous allons pouvoir nous passer de plastiques. Il va falloir réussir à fabriquer des emballages « verts » et recyclables. » Enseignante-chercheuse à Mines ParisTech, membre de l’institut Carnot M.I.N.E.S, Noëlle Billon sait de quoi elle parle. Spécialiste de la science des polymères au sein du Cemef (Centre de mise en forme des matériaux), elle travaille depuis des années sur les plastiques, et tout particulièrement sur le PEF, le polyéthylène furandicarboxylate. Il s’agit d’un récent polyester qui peut être considéré comme l’analogue biosourcé du PET. « Il fait partie de la liste très réduite des molécules plate-forme biosourcées les plus prometteuses selon le département américain de l’énergie », indique la chercheuse. « Les molécules de départ peuvent être extraites de la biomasse ligno-cellulosique, c'est à dire des déchets de l'industrie papetière et forestière. On procède ensuite par hydrolyse acide, catalyse acide et déshydratation », explique un de ses confrères, Nicolas Sbirrazzuoli, professeur des Universités et responsable de l’Equipe Matériaux et Polymères Eco-Compatibles (MAPEC) de l’Institut de Chimie de Nice.
Maîtriser sa mise en oeuvre pour passer à l'échelle industrielle
Prometteur, et pour cause : les propriétés du PEF surpasseraient celles du PET. « Ses propriétés barrière au CO2 sont 10 à 20 fois plus élevée, sa perméabilité à l’eau est divisée par trois et celle à l’oxygène par onze », détaille-t-elle. Sa température de transition vitreuse est également supérieure, ce qui pourrait en faire un atout dans les applications de remplissage à chaud ou de pasteurisation.
L’enjeu de la recherche actuelle est désormais de maîtriser sa mise en œuvre pour passer à une production industrielle qui a été annoncée puis reportée à maintes reprises. Des travaux de recherche d’envergure, réunissant 15 partenaires européens, sont actuellement menés pour explorer l’étirabilité propre du PEF, mieux contrôler et définir sa cristallisation pour préciser les capacités réelles de ce matériau. Deux équipes universitaires françaises, l’équipe « Mécanique Physique des polymères industriels » du Cemef à Mines ParisTech, et l’équipe MAPEC de l’Université Côte d’Azur collaborent ainsi avec les groupes Sidel, Avantium, Logoplaste, Erca, etc., en partenariat avec l’Ademe. Pour rappel, Avantium est une co-entreprise spécialisée dans la chimie verte dans laquelle Coca-Cola, Danone et Alpla, entre autres, ont investi il y a près de dix ans.
Gérer sa fin de vie pour qu'il ne perturbe pas le recyclage du PET
« Nous avons la certitude que le PEF peut surpasser le PET à l’échelle de la paillasse mais nous n’avons pas encore toutes les garanties qu’il puisse tenir les 40 000 bouteilles/h sur les lignes. Cela exige encore un contrôle du process, du soufflage, pour exploiter tout son potentiel de manière industrielle. Car dans la formation d’une bouteille, il y a toute la science des polymères ! » , explique Noëlle Billon. La gestion de sa fin de vie reste aussi une question. « Il a les mêmes capacités que le PET à être recyclé mais s’il est recyclé en mélange avec le PET il peut être perturbateur du tri. Faudra-t-il développer des filières séparées ?, s’interroge-t-elle. Par ailleurs, le PEF passe aussi les tests du compostage industriel.» L’intégration de matière recyclée, pour faire de ce matériau un polymère circulaire, est également envisageable. Par voie chimique car le PEF est facile à dépolymériser ou mécanique mais restera alors à bien maîtriser les paramètres de production pour s’adapter aux différents grades de PEF recyclé.
Une première usine en 2023
Côté industrialisation, les choses semblent aussi (enfin) se concrétiser. « Nous prévoyons d'ouvrir notre usine en 2023 pour commencer à introduire le PEF sur le marché. Nous nous rapprochons de ce moment passionnant où ce matériau sera produit à l'échelle commerciale et commencera à apparaître dans les produits de consommation », a annoncé Tom Van Aken, CEO d’Avantium en mai dernier. Il rebondissait sur les accords d’achat signés avec Toyobo, Refresco, Terphane, Resilux et « un important fournisseur de produits alimentaires et de boissons » dont l’identité n’a pas été révélée, qui vont couvrir 50 % des capacités de production de l’usine. Conscient du surcoût engendré par ce nouveau matériau, Tom Van Aken a aussi dévoilé que des licences seront accordées pour la pour l’exploitation de sa technologie de production du PEF de façon à accélérer la montée en échelle de la production.
