FR3104140A1 - Duo de deux tubes moulés pour générer une gamme de contenants alimentaires intégrant les nécessités de l’économie circulaire . - Google Patents
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Abstract
Un duo de deux tubes moulés (24), obtenus par moulage et donc avec une haute productivité, facilement lavables et ré-usables, voire empilables, -chacun étant obturé ou obturable à une de leurs extrémités- de longueur inférieure à leur diamètre et en matériau moulable (verre recyclé, métal, céramique, brique, composite végétal), mais excluant le plastique non compostable, conçus pour ré-intégrer l’économie circulaire en sortie de déchetterie sur une gamme de contenants alimentaires (1) de contenances variées, constituent une base fixe pour générer une gamme de contenants alimentaires (1) integrant en position centrale un troisième tube (17), ouvert à ses deux extrémités, en matériau rigide ou semi-rigide, de longueur supérieure à son diamètre, et dont la longueur est ajustée à la contenance voulue. Ledit tube central (17) peut être en matériau biosourcé éthique, ce qui rend lesdits contenants alimentaires (1) économes en matières premières inertes, en sus de leurs avantages en économie circulaire. Figure pour l’abrégé : Fig. 2A
Description
CONTEXTE DE L’INVENTION
LA MASSE DES PLASTIQUES NON-BIODEGRADABLES SUR LA PLANETE
Bien qu’inférieures déchets des plastiques industriels, les déchets plastiques de l’alimentaire sont colossaux. Selon Euromonitor International, 488 milliards de bouteilles en plastique ont été vendues en 2016. https://www.slideshare.net/Euromonitor/the-global-pet-bottle-market-in-2016-key-performances-and-prospects-for-growth. Ce chiffre était de 300 milliards en 2006. Selon l’ONU, 17 millions de barils de pétroles sont utilisés pour fabriquer le plastique chaque année.
600000tonnes de déchets plastiques sont rejetés chaque année en mer Méditerranée par 22pays, dont en particulier l’Egypte, la Turquie et l’Italie, alerte le World Wildlife Fund (WWF) en juin 2019. La France est le plus gros producteur et contribueau rejet de 80000tonnes de plastiques dans la nature chaque année, dont plus de 10000entrent en mer Méditerranée.
LA MASSE DES PLASTIQUES NON-BIODEGRADABLES SUR LA PLANETE
Bien qu’inférieures déchets des plastiques industriels, les déchets plastiques de l’alimentaire sont colossaux. Selon Euromonitor International, 488 milliards de bouteilles en plastique ont été vendues en 2016. https://www.slideshare.net/Euromonitor/the-global-pet-bottle-market-in-2016-key-performances-and-prospects-for-growth. Ce chiffre était de 300 milliards en 2006. Selon l’ONU, 17 millions de barils de pétroles sont utilisés pour fabriquer le plastique chaque année.
600000tonnes de déchets plastiques sont rejetés chaque année en mer Méditerranée par 22pays, dont en particulier l’Egypte, la Turquie et l’Italie, alerte le World Wildlife Fund (WWF) en juin 2019. La France est le plus gros producteur et contribueau rejet de 80000tonnes de plastiques dans la nature chaque année, dont plus de 10000entrent en mer Méditerranée.
LE DEFICIT DU RECYCLAGE DES PLASTIQUES NON-BIODEGRADABLES
Selon la Fondation Ellen MacArthur, les emballages pour 40 % vont en décharge, pour 32% vont polluer les mers, pour 14% ont une valorisation énergétique, et pour 14 % sont recyclés.
Selon la Fondation Ellen MacArthur, les emballages pour 40 % vont en décharge, pour 32% vont polluer les mers, pour 14% ont une valorisation énergétique, et pour 14 % sont recyclés.
L’EFFET DELETERE DES PLASTIQUES NON-BIODEGRADABLES SUR LA BIODIVERSITE
Les plastiques non recyclés se retrouvent dans les océans, soit en morceaux visibles, soit en micro-particules invisibles. Mais la compréhension des écosystèmes marins et de leur instabilité est hors de portée des connaissances scientifiques. On en connaît quelques bribes.
Par exemple, les coraux des récifs coralliens indonésiens où les plastiques abondent sont 20 fois plus infestés de maladies que les coraux des récifs coralliens moins souillés.
Cf Lamb JB,Willis BL,Fiorenza EA,Couch CS,Howard R,Rader DN,True JD,Kelly LA,Ahmad A,Jompa J,Harvell CD. Plastic waste associated with disease on coral reefs. Science.2018 Jan 6;359(6374):460-462.
Cf. Chapron L,Peru E,Engler A,Ghiglione JF,Meistertzheim AL,Pruski AM,Purser A,Vétion G1,Galand PE1,Lartaud F. Macro- and microplastics affect cold-water corals growth, feeding and behaviour. Sci Rep.2018 Oct 17;8(1):15299.
On sait depuis très peu de temps qu’une part non-négligeable de la biomasse océanique est constituée de virus, et l’on vient juste de prendre la mesure de leur extraordinaire variété. (Cf Marine DNA Viral Macro- and Microdiversity from Pole to Pole. Cell. 2019 May 16;177(5):1109-1123. 2019).
Il existe de fait une grande incertitude sur l’impact des déchets plastiques sur les écosystèmes marins. Chaque micro-particule de plastique rentre en contact avec cette infinie variété de virus.
Un autre exemple est illustré par les Copépodes, parmi des centaines de milliers d’autres exemples possibles. Environ la moitié des 13,000 espèces décrites des copépodes sont parasites. Ces petits animaux vivent en ecto- ou endo-parasites aux dépens des poissons, des requins, des mammifères marins et de très nombreuses espèces de vertébrés, comme des mollusques, des tuniciers ou des coraux.
On ne connait pas les conséquences de l’ingestion des micro-particules de plastiques par les Copépodes. L’on est cependant fondé à s’interroger sur une inévitable interaction physique et biologique entre les micro-particules de plastiques et l’univers méconnu de la biomasse océanique.
De manière plus générale, les micro-plastiques ingérés, en même temps que des plastifiants, des ignifuges, des bisphénols, des phtalates et des impérméabilisants, sont soupçonnés d’être des perturbateurs endocriniens pour la micro-faune, la faune animale et l’espèce humaine.
Sur un sujet aussi impactant, l’ignorance est la règle.
L’abondance des plastiques non biodégradables dans nos emballages doit donc être combattue.
Comme les cartons alimentaires du marché comportent eux aussi souvent des films plastiques mal recyclés, il ressort qu’actuellement, chaque cm² de surface de contenant alimentaire gagné par les matériaux biodégradables ou par des matériaux ré-utilisables comme le verre creux ou la céramique au détriment de ces plastiques non biodégradables comporte un gain environnemental résultant d’une meilleure efficacité de leur gestion après usage.
On pourra ainsi envisager le réemploi ou le compostage et une meilleure Economie Circulaire pour autant que les contenants aient été pensés avec l’objectif que ces opérations soient menées efficacement avant, pendant et après la déchetterie.
Les plastiques non recyclés se retrouvent dans les océans, soit en morceaux visibles, soit en micro-particules invisibles. Mais la compréhension des écosystèmes marins et de leur instabilité est hors de portée des connaissances scientifiques. On en connaît quelques bribes.
Par exemple, les coraux des récifs coralliens indonésiens où les plastiques abondent sont 20 fois plus infestés de maladies que les coraux des récifs coralliens moins souillés.
Cf Lamb JB,Willis BL,Fiorenza EA,Couch CS,Howard R,Rader DN,True JD,Kelly LA,Ahmad A,Jompa J,Harvell CD. Plastic waste associated with disease on coral reefs. Science.2018 Jan 6;359(6374):460-462.
Cf. Chapron L,Peru E,Engler A,Ghiglione JF,Meistertzheim AL,Pruski AM,Purser A,Vétion G1,Galand PE1,Lartaud F. Macro- and microplastics affect cold-water corals growth, feeding and behaviour. Sci Rep.2018 Oct 17;8(1):15299.
On sait depuis très peu de temps qu’une part non-négligeable de la biomasse océanique est constituée de virus, et l’on vient juste de prendre la mesure de leur extraordinaire variété. (Cf Marine DNA Viral Macro- and Microdiversity from Pole to Pole. Cell. 2019 May 16;177(5):1109-1123. 2019).
Il existe de fait une grande incertitude sur l’impact des déchets plastiques sur les écosystèmes marins. Chaque micro-particule de plastique rentre en contact avec cette infinie variété de virus.
Un autre exemple est illustré par les Copépodes, parmi des centaines de milliers d’autres exemples possibles. Environ la moitié des 13,000 espèces décrites des copépodes sont parasites. Ces petits animaux vivent en ecto- ou endo-parasites aux dépens des poissons, des requins, des mammifères marins et de très nombreuses espèces de vertébrés, comme des mollusques, des tuniciers ou des coraux.
On ne connait pas les conséquences de l’ingestion des micro-particules de plastiques par les Copépodes. L’on est cependant fondé à s’interroger sur une inévitable interaction physique et biologique entre les micro-particules de plastiques et l’univers méconnu de la biomasse océanique.
De manière plus générale, les micro-plastiques ingérés, en même temps que des plastifiants, des ignifuges, des bisphénols, des phtalates et des impérméabilisants, sont soupçonnés d’être des perturbateurs endocriniens pour la micro-faune, la faune animale et l’espèce humaine.
Sur un sujet aussi impactant, l’ignorance est la règle.
L’abondance des plastiques non biodégradables dans nos emballages doit donc être combattue.
Comme les cartons alimentaires du marché comportent eux aussi souvent des films plastiques mal recyclés, il ressort qu’actuellement, chaque cm² de surface de contenant alimentaire gagné par les matériaux biodégradables ou par des matériaux ré-utilisables comme le verre creux ou la céramique au détriment de ces plastiques non biodégradables comporte un gain environnemental résultant d’une meilleure efficacité de leur gestion après usage.
On pourra ainsi envisager le réemploi ou le compostage et une meilleure Economie Circulaire pour autant que les contenants aient été pensés avec l’objectif que ces opérations soient menées efficacement avant, pendant et après la déchetterie.
CONTEXTE REGLEMENTAIRE DU CONTACT ALIMENTAIRE
Le texte qui suit est extrait d’un document de la DGCCRF (Direction générale de la concurrence, de la consommation et de la répression des fraudes).
Le texte qui suit est extrait d’un document de la DGCCRF (Direction générale de la concurrence, de la consommation et de la répression des fraudes).
Définition du contact alimentaire
L'aptitude au contact alimentaire d'un objet signifie que le matériau dont il est constitué répond à des exigences règlementaires ou normatives garantissant qu'il n'y a pas de risque de toxicité induite pour des aliments ou boissons, dès lors que cet objet est utilisé dans des conditions normales.
L’aptitude d’un matériau ou objet (emballage, colle, rideau à lanières …) au contact alimentaire est représenté en Europe par un pictogramme présentant un verre à pied et une fourchette.
L'aptitude au contact alimentaire d'un objet signifie que le matériau dont il est constitué répond à des exigences règlementaires ou normatives garantissant qu'il n'y a pas de risque de toxicité induite pour des aliments ou boissons, dès lors que cet objet est utilisé dans des conditions normales.
L’aptitude d’un matériau ou objet (emballage, colle, rideau à lanières …) au contact alimentaire est représenté en Europe par un pictogramme présentant un verre à pied et une fourchette.
Le cadre règlementaire qui entoure la notion de contact alimentaire
La qualité et le niveau de sécurité des matériaux destinés au contact des denrées alimentaires sont ainsi définis par la loi au niveau national ou communautaire.
Les matériaux et objets au contact des denrées alimentaires sont régis par le Règlement CE n° 1935/2004, du Parlement Européen et du Conseil
La base de ce règlement est le principe d'inertie des matériaux, d'après lequel les matériaux en conditions normales d’utilisation ne doivent pas céder aux aliments, et ce par migration des constituants dans des quantités susceptibles de présenter un risque pour le consommateur ou susceptibles de modifier les caractéristiques ou la composition de l'aliment.
Le présent règlement s’applique aux matériaux et objets, y compris les matériaux et objets actifs et intelligents destinés à entrer en contact avec des aliments, qui, à l’état de produit fini:
- sont destinés à entrer en contact avec des denrées alimentaires,
- sont déjà en contact avec des denrées alimentaires et sont destinés à cet effet,
- dont on peut raisonnablement prévoir qu’ils seront mis en contact avec des denrées alimentaires ou leur transféreront leurs constituants dans les conditions normales ou prévisibles de leur emploi.
La qualité et le niveau de sécurité des matériaux destinés au contact des denrées alimentaires sont ainsi définis par la loi au niveau national ou communautaire.
Les matériaux et objets au contact des denrées alimentaires sont régis par le Règlement CE n° 1935/2004, du Parlement Européen et du Conseil
La base de ce règlement est le principe d'inertie des matériaux, d'après lequel les matériaux en conditions normales d’utilisation ne doivent pas céder aux aliments, et ce par migration des constituants dans des quantités susceptibles de présenter un risque pour le consommateur ou susceptibles de modifier les caractéristiques ou la composition de l'aliment.
Le présent règlement s’applique aux matériaux et objets, y compris les matériaux et objets actifs et intelligents destinés à entrer en contact avec des aliments, qui, à l’état de produit fini:
- sont destinés à entrer en contact avec des denrées alimentaires,
- sont déjà en contact avec des denrées alimentaires et sont destinés à cet effet,
- dont on peut raisonnablement prévoir qu’ils seront mis en contact avec des denrées alimentaires ou leur transféreront leurs constituants dans les conditions normales ou prévisibles de leur emploi.
Les denrées alimentaires concernées sont les aliments et les boissons (sous forme de produits finis ou lors de leur transformation) et destinés à l’alimentation humaine.
Les matériaux et objets soumis aux dispositions du règlement européen sont les emballages et conditionnements, y compris les boites, bouteilles, films utilisés à des fins de protection ou de conservation des denrées alimentaires (…)
L'Europe fonctionne avec une liste "positive" de substances : celles qui y figurent sont autorisées, les autres interdites..
Les États-Unis ont une démarche inverse une liste négative (tout ce qui n'est pas interdit est autorisé).
Les matériaux et objets soumis aux dispositions du règlement européen sont les emballages et conditionnements, y compris les boites, bouteilles, films utilisés à des fins de protection ou de conservation des denrées alimentaires (…)
L'Europe fonctionne avec une liste "positive" de substances : celles qui y figurent sont autorisées, les autres interdites..
Les États-Unis ont une démarche inverse une liste négative (tout ce qui n'est pas interdit est autorisé).
CONTEXTE TECHNOLOGIQUE ET CONSIDERATIONS ENVIRONNEMENTALES
En effet, les emballages alimentaires non seulement sont appréciés en fonction de leurs propriétés de barrière à l’eau, aux graisses et aux gaz, mais de plus doivent être conçus en fonction du statut qu’ils acquièrent en tant que déchets, et ce statut dépend à la fois du matériau dont ils sont faits et de la maturité des différentes filières de recyclage ou de compostage.
Par exemple, en France, le verre et les métaux sont facilement recyclables, et des matériaux composites avec plastiques le sont difficilement.
Par exemple encore, les matériaux ligno-cellulosiques sont facilement compostables.
Les matériaux ligno-cellulosiques vont de la pulpe cellulosique, qui peut être moulée ou thermosoufflée, jusqu’aux fibres naturelles -comme de bambou ou de lin ou équivalents-,
en passant par des cartons blancs ou bruns, qui peuvent constituer des contenants par pliage.
Les matériaux ligno-cellulosiques doivent être protégés de l'humidité.
Une technique d’imperméabilisation classique fait appel à des fibres de plastique (vinyle ou polypropylène) et ne donne pas satisfaction sur le plan économique et environnemental.
Une autre technique associe la cellulose et l’aluminium, qu’il faut cependant apprécier au vu des capacités réelles des filières de recyclage.
Une voie alternative a été proposée dans laquelle des nanoparticules d'oxydes minéraux qui sont "vaporisées" à la surface de fibres de cellulose, une technique qu’il faut cependant elle aussi apprécier au vu des capacités réelles des filières de recyclage.
Un très gros marché est représenté par les briques alimentaires de type Tetra-PaK, dont le recyclage n’est pas souvent complet.
Les briques alimentaires, telles que les briques de lait ou de jus de fruit,sont constituées à 75% de papier carton, 20% de plastique et 5% d’aluminium. Pour leur recyclage, les fibres decellulosesont isolées et utilisées pour fabriquer des produits industriels ou de grande consommation comme les serviettes, les essuie-tout ou le papier hygiénique. Le mélange deplastique et d’aluminiumn’est recyclé qu’en partie (30 à 35%) et transformé en une nouvelle matière, le PolyAl. Le reste est enfoui ou incinéré: le plastique se transforme alors en gaz et l’aluminium restant est récupéré sous forme de lingots..
En effet, les emballages alimentaires non seulement sont appréciés en fonction de leurs propriétés de barrière à l’eau, aux graisses et aux gaz, mais de plus doivent être conçus en fonction du statut qu’ils acquièrent en tant que déchets, et ce statut dépend à la fois du matériau dont ils sont faits et de la maturité des différentes filières de recyclage ou de compostage.
Par exemple, en France, le verre et les métaux sont facilement recyclables, et des matériaux composites avec plastiques le sont difficilement.
Par exemple encore, les matériaux ligno-cellulosiques sont facilement compostables.
Les matériaux ligno-cellulosiques vont de la pulpe cellulosique, qui peut être moulée ou thermosoufflée, jusqu’aux fibres naturelles -comme de bambou ou de lin ou équivalents-,
en passant par des cartons blancs ou bruns, qui peuvent constituer des contenants par pliage.
Les matériaux ligno-cellulosiques doivent être protégés de l'humidité.
Une technique d’imperméabilisation classique fait appel à des fibres de plastique (vinyle ou polypropylène) et ne donne pas satisfaction sur le plan économique et environnemental.
Une autre technique associe la cellulose et l’aluminium, qu’il faut cependant apprécier au vu des capacités réelles des filières de recyclage.
Une voie alternative a été proposée dans laquelle des nanoparticules d'oxydes minéraux qui sont "vaporisées" à la surface de fibres de cellulose, une technique qu’il faut cependant elle aussi apprécier au vu des capacités réelles des filières de recyclage.
Un très gros marché est représenté par les briques alimentaires de type Tetra-PaK, dont le recyclage n’est pas souvent complet.
Les briques alimentaires, telles que les briques de lait ou de jus de fruit,sont constituées à 75% de papier carton, 20% de plastique et 5% d’aluminium. Pour leur recyclage, les fibres decellulosesont isolées et utilisées pour fabriquer des produits industriels ou de grande consommation comme les serviettes, les essuie-tout ou le papier hygiénique. Le mélange deplastique et d’aluminiumn’est recyclé qu’en partie (30 à 35%) et transformé en une nouvelle matière, le PolyAl. Le reste est enfoui ou incinéré: le plastique se transforme alors en gaz et l’aluminium restant est récupéré sous forme de lingots..
LA CHROMATOGENIE POUR APPORTER DE L’HYDROPHOBICITE A LA CELLULOSE. D’AUTRES TECHNIQUES COMPLEMENTAIRES
Des matériaux cellulosiqueshydrophobes sont développés au CNRS et au Centre Technique du Papier à Douai par des procédés comme la chromatogénie, où la cellulose est modifiée pour la rendre hydrophobe.
(Cf Thèse en 2008 de Nicoleta Camelia STINGA. Utilisation de la chimie chromatogénique pour la conception et la réalisation de matériaux cellulosiques barrières à l’eau, aux graisses et aux gaz, et brevet WO 2013/093 113 A2. Procédé et dispositif de traitement par greffage chromatogenique d'un substrat hydroxyle. Method and device for treating a hydroxylated substrate by means of chromatogenic grafting.)
La chromatogénieconsiste à faire réagir les chlorures d’acide palmitique et stéarique avec les groupements hydroxyles de la cellulose en évitant les groupements hydroxyle de l’eau du papier.
Ceci est possible en mettant en œuvre la réaction à une température de 190°C, température à laquelle l’eau s’évapore avant que les réactifs ne pénètrent dans le papier. A cette température, la réaction est rapide.
L’acide palmitique (C16H31ClO) et l’acide stéarique (C18H35ClO) se répartissent les rôles.
L’acide palmitique diffuse à travers le papier et permet d’atteindre le verso, tandis que l’acide stéarique apporte plus d’hydrophobicité.
La réaction libère aussi de l’acide chlorhydrique qui est aspiré par une hotte, puis passe dans un laveur puis dans un bac où il réagit avec de la soude.
En effet, il va ensuite dans un bac, dans lequel ils rajoutent de la soude pour former de l’eau et du sel.
La chromatogénie ne rejette donc rien de nocif dans l’environnement.
La Lamination Humide, quant à elle, est un procédé permettant d’assembler, sans colle, un papier avec une couchebarrière de microfibrilles de celluloses.
Le laboratoire LGP2, Laboratoire Génie des procédés papetiers à l’INP de Grenoble, décrit, selon les termes de Sébastien Raynaud, l'utilisation des microfibrilles de cellulose pour la formation d'une couche barrière laminée à l'état humide sur carton, et en tant qu'additif dans une sauce de couchage composite barrière base aqueuse.
Il a été montré que l'utilisation des microfibrilles de cellulose pour la production de couches barrières est prometteuse dans les deux cas.
La lamination de microfibrilles de cellulose sur carton a permis d'obtenir de bonnes propriétés barrières à l'oxygène et à la graisse en utilisant des microfibrilles de cellulose hautement fibrillées.
L'association carton-microfibrilles de cellulose a présenté une forte adhésion après séchage, permettant d'éviter l'utilisation de colle.
Dans le cas du couchage composite, en vue de diminuer la viscosité et améliorer la barrière, il a été trouvé préférable d'utiliser un faible taux de microfibrilles de cellulose dans un alcool polyvinylique (PVOH) complètement hydrolysé ayant un faible degré de polymérisation.
L'ajout de microfibrilles de cellulose dans une sauce de couchage composite a montré leur capacité à améliorer la cinétique de séchage du PVOH.
L’utilisation combinée de microfibrilles de cellulose et de charges lamellaires a présenté un effet de synergie sur leurs états de dispersions dans une solution de PVOH, permettant leur utilisation pour l'amélioration de la barrière à la vapeur d'eau en conditions humides, tout en évitant la formation d'agrégats qui détérioreraient la barrière à l'oxygène.
Ce travail a contribué à démontrer le potentiel des microfibrilles de cellulose pour la formation de couches barrières, ouvrant la voie au développement de nouveaux matériaux d'emballages plus responsables.
En outre, les développements effectués par le même Centre Technique du Papier à Douai ont consisté à superposer plusieurs techniques, par exemple Chromatogénie et Lamination Humide,
pour obtenir des matériaux ligno-cellulosiques qui font barrière à la fois à l’eau, aux graisses et aux gaz.
Des matériaux cellulosiqueshydrophobes sont développés au CNRS et au Centre Technique du Papier à Douai par des procédés comme la chromatogénie, où la cellulose est modifiée pour la rendre hydrophobe.
(Cf Thèse en 2008 de Nicoleta Camelia STINGA. Utilisation de la chimie chromatogénique pour la conception et la réalisation de matériaux cellulosiques barrières à l’eau, aux graisses et aux gaz, et brevet WO 2013/093 113 A2. Procédé et dispositif de traitement par greffage chromatogenique d'un substrat hydroxyle. Method and device for treating a hydroxylated substrate by means of chromatogenic grafting.)
La chromatogénieconsiste à faire réagir les chlorures d’acide palmitique et stéarique avec les groupements hydroxyles de la cellulose en évitant les groupements hydroxyle de l’eau du papier.
Ceci est possible en mettant en œuvre la réaction à une température de 190°C, température à laquelle l’eau s’évapore avant que les réactifs ne pénètrent dans le papier. A cette température, la réaction est rapide.
L’acide palmitique (C16H31ClO) et l’acide stéarique (C18H35ClO) se répartissent les rôles.
L’acide palmitique diffuse à travers le papier et permet d’atteindre le verso, tandis que l’acide stéarique apporte plus d’hydrophobicité.
La réaction libère aussi de l’acide chlorhydrique qui est aspiré par une hotte, puis passe dans un laveur puis dans un bac où il réagit avec de la soude.
En effet, il va ensuite dans un bac, dans lequel ils rajoutent de la soude pour former de l’eau et du sel.
La chromatogénie ne rejette donc rien de nocif dans l’environnement.
La Lamination Humide, quant à elle, est un procédé permettant d’assembler, sans colle, un papier avec une couchebarrière de microfibrilles de celluloses.
Le laboratoire LGP2, Laboratoire Génie des procédés papetiers à l’INP de Grenoble, décrit, selon les termes de Sébastien Raynaud, l'utilisation des microfibrilles de cellulose pour la formation d'une couche barrière laminée à l'état humide sur carton, et en tant qu'additif dans une sauce de couchage composite barrière base aqueuse.
Il a été montré que l'utilisation des microfibrilles de cellulose pour la production de couches barrières est prometteuse dans les deux cas.
La lamination de microfibrilles de cellulose sur carton a permis d'obtenir de bonnes propriétés barrières à l'oxygène et à la graisse en utilisant des microfibrilles de cellulose hautement fibrillées.
L'association carton-microfibrilles de cellulose a présenté une forte adhésion après séchage, permettant d'éviter l'utilisation de colle.
Dans le cas du couchage composite, en vue de diminuer la viscosité et améliorer la barrière, il a été trouvé préférable d'utiliser un faible taux de microfibrilles de cellulose dans un alcool polyvinylique (PVOH) complètement hydrolysé ayant un faible degré de polymérisation.
L'ajout de microfibrilles de cellulose dans une sauce de couchage composite a montré leur capacité à améliorer la cinétique de séchage du PVOH.
L’utilisation combinée de microfibrilles de cellulose et de charges lamellaires a présenté un effet de synergie sur leurs états de dispersions dans une solution de PVOH, permettant leur utilisation pour l'amélioration de la barrière à la vapeur d'eau en conditions humides, tout en évitant la formation d'agrégats qui détérioreraient la barrière à l'oxygène.
Ce travail a contribué à démontrer le potentiel des microfibrilles de cellulose pour la formation de couches barrières, ouvrant la voie au développement de nouveaux matériaux d'emballages plus responsables.
En outre, les développements effectués par le même Centre Technique du Papier à Douai ont consisté à superposer plusieurs techniques, par exemple Chromatogénie et Lamination Humide,
pour obtenir des matériaux ligno-cellulosiques qui font barrière à la fois à l’eau, aux graisses et aux gaz.
Voici un tableau qui résume ces développements.
| TECHNIQUES POUR RENDRE LES MATERIAUX LIGNO-CELLULOSIQUES HYDROHOBES ET BARRIERES AUX GRAISSES, ET REMPLACEMENT DE PLASTIQUES NON BIODEGRADABLES ET/OU AVEC FILIERES DE RECYCLAGE DEFICIENTES |
|||||||
| Solutions | Eau | Graisse | Vapeur d’Eau | Oxygène | Contaminants ou Arômes | Alternative |
|
| Aujourd’hui | Chromatogénie | H | Cire, PE | ||||
| Lamination Humide de Microfibrilles de cellulose | L | H | L | H | H | Produits Fluorès | |
| Enduction barrière |
H | H | M | M | M | Cire, Produits Fluorès, PA | |
| Enduction PVOH + Chromatogénie |
M | H | M | H | H | Cire, Produits Fluorès, PA, PET | |
| Lamination humide de Microfibrilles de cellulose + Chromatogénie |
M | H | M | H | H | Cire, Produits Fluorès, PA, PET | |
| Demain | Lamination humide de Microfibrilles de cellulose + Chromatogénie ou + enduction |
H | H | H | H | H | Cire, Produits Fluorès, PA, PET, PE, PP, PVC |
| Fait par le CENTRE TECHNIQUE DU PAPIER. H : Haute. M : Moyenne. L : Faible. PE polyéthylène; PA polyamide; PET poly(téréphtalate d'éthylène) ; PP Polypropylène; PVC Polychlorure de Vinyle |
LA BOUTEILLE MOULEE EN FIBRES DE CELLULOSE D’ECOXPAC ET CARLSBERG
La PME ecoXpac, le Danish Technology Institute, le Centre technique du papier de Grenoble et le DTU (Denmarks Tecknishe Universiteit) ont intéressé le Groupe Carlsberg pour une bouteille moulée en fibres de cellulose, appelée « Green Fiber Bottle ». Pour la fabriquer, une pression mécanique (30 à 50 bars) et une chaleur intense (200° C à 400° C).éliminent une grande quantité d'eau de la pâte humide en quelques secondes, selon un procédé baptisé «Impulse Drying».
Ce procédé transforme l'humidité de la pâte de fibre en vapeur, puis libère un vide de l'autre côté du moule pour expulser l'humidité de la pâte.
La couche principale de pâte à papier moulée manque encore de barrières contre les liquides et les gaz.
Une couche barrière est à base d'amidon, de sorbitol en guise de plastifiant et de nano-argiles ou de cellulose microfibrillée.
L'acide citrique opère une réticulation » des particules. L’oxyde de silicium SiOx est utilisé comme enduit, est déposé par plasma, grâce à un dépôt chimique en phase vapeur.
Cet enduit lisse la surface rugueuse et rend la matériau de fibres cellulosiques modérément poreux.
Pour les parois extérieures de la bouteille et contre des gouttes de condensation, les partenaires du procédé utilisent la chromatogénie.
La PME ecoXpac, le Danish Technology Institute, le Centre technique du papier de Grenoble et le DTU (Denmarks Tecknishe Universiteit) ont intéressé le Groupe Carlsberg pour une bouteille moulée en fibres de cellulose, appelée « Green Fiber Bottle ». Pour la fabriquer, une pression mécanique (30 à 50 bars) et une chaleur intense (200° C à 400° C).éliminent une grande quantité d'eau de la pâte humide en quelques secondes, selon un procédé baptisé «Impulse Drying».
Ce procédé transforme l'humidité de la pâte de fibre en vapeur, puis libère un vide de l'autre côté du moule pour expulser l'humidité de la pâte.
La couche principale de pâte à papier moulée manque encore de barrières contre les liquides et les gaz.
Une couche barrière est à base d'amidon, de sorbitol en guise de plastifiant et de nano-argiles ou de cellulose microfibrillée.
L'acide citrique opère une réticulation » des particules. L’oxyde de silicium SiOx est utilisé comme enduit, est déposé par plasma, grâce à un dépôt chimique en phase vapeur.
Cet enduit lisse la surface rugueuse et rend la matériau de fibres cellulosiques modérément poreux.
Pour les parois extérieures de la bouteille et contre des gouttes de condensation, les partenaires du procédé utilisent la chromatogénie.
LES TISSUS ET TEXTILES BIOSOURCES COMPOSTABLES.
Certains tissus d’origine végatale sont compostables. Par exemple, les tissus de lin.
Cf. Mohammad-JavadEsmaeilzadeh, AbbasRashidi. Evaluation of the disintegration of linen fabric under composting conditions. Environmental Science and Pollution Research. October 2018,Volume 25,Issue29,pp 29070–29077.
Certains tissus d’origine végatale sont compostables. Par exemple, les tissus de lin.
Cf. Mohammad-JavadEsmaeilzadeh, AbbasRashidi. Evaluation of the disintegration of linen fabric under composting conditions. Environmental Science and Pollution Research. October 2018,Volume 25,Issue29,pp 29070–29077.
COMPOSITES SANDWICH DE TISSUS BIOSOURCES ET DE CARTONS RENDUS HYDROPHOBES
Selon les auteurs de la présente invention, des composites sandwich de tissus de lin recyclés et de cartons rendus hydrophobes sont envisageables. Plus généralement, des composites sandwich de tissus biosourcés recyclés et de cartons rendus hydrophobes sont envisageables.
Selon les auteurs de la présente invention, des composites sandwich de tissus de lin recyclés et de cartons rendus hydrophobes sont envisageables. Plus généralement, des composites sandwich de tissus biosourcés recyclés et de cartons rendus hydrophobes sont envisageables.
AUTRES ASPECTS PRATIQUES
En sus des précédentes considérations, en matière d’emballages et de contenants alimentaires, un aspect pratique à prendre en compte est la géométrie:
les contenants coniques sont empilables quand ils sont vides,
et les contenants droits optimisent les frais de transport lorsqu’ils sont pleins.
Un autre aspect pratique à considérer est le fait que les métaux empêchent le passage au four micro-ondes.
Un autre aspect pratique encore est la capacité de l’emballage à offrir la vue des produits,
et un emballage peut avoir des fenêtres de vue transparentes afin que le consommateur puisse juger de leur aspect.
Malheureusement, ces fenêtres de vue sont souvent en plastique transparent non bio-dégradable, et là encore la gestion de ce type de futurs déchets dépend des filières de recyclage lorsque le plastique de fenêtre de vue est recyclable ou des filières de compostage lorsque le plastique de fenêtre de vue est supposé compostable.
Il se trouve que, en France, les plastiques tels qu’en Polyéthylène Haute Densité supposé recyclable ne sont que recyclés qu’en partie, les filières de recyclage étant souvent déficientes.
Le plastique Poly-L-Lactic (PLA) supposé compostable ne l’est vraiment que sous des conditions de compostage optimales.Sur le long terme cependant, il semble qu’il puisse être reconnu comme parfaitement biodégradable.
En sus des précédentes considérations, en matière d’emballages et de contenants alimentaires, un aspect pratique à prendre en compte est la géométrie:
les contenants coniques sont empilables quand ils sont vides,
et les contenants droits optimisent les frais de transport lorsqu’ils sont pleins.
Un autre aspect pratique à considérer est le fait que les métaux empêchent le passage au four micro-ondes.
Un autre aspect pratique encore est la capacité de l’emballage à offrir la vue des produits,
et un emballage peut avoir des fenêtres de vue transparentes afin que le consommateur puisse juger de leur aspect.
Malheureusement, ces fenêtres de vue sont souvent en plastique transparent non bio-dégradable, et là encore la gestion de ce type de futurs déchets dépend des filières de recyclage lorsque le plastique de fenêtre de vue est recyclable ou des filières de compostage lorsque le plastique de fenêtre de vue est supposé compostable.
Il se trouve que, en France, les plastiques tels qu’en Polyéthylène Haute Densité supposé recyclable ne sont que recyclés qu’en partie, les filières de recyclage étant souvent déficientes.
Le plastique Poly-L-Lactic (PLA) supposé compostable ne l’est vraiment que sous des conditions de compostage optimales.Sur le long terme cependant, il semble qu’il puisse être reconnu comme parfaitement biodégradable.
VERTUS OU DEFICIENCES ENVIRONNEMENTALES D’UN CONTENANT ALIMENTAIRE
Les vertus ou déficiences environnementales d’un contenant alimentaire se jugent à son cycle de vie, à son origine vertueuse ou non, à la pression négative qu’il fait peser sur la biodiversité,
au coût de sa collecte en tant que déchet, et à l’efficacité, à la banalisation et au coût de son recyclage ou de son compostage.
Le coût de la collecte et du transport des contenants alimentaires en tant que déchets dépend pour partie de leur compacité.
Il faut aussi signaler que le recyclage consiste soit à récupérer les matières premières, soit à exploiter tout ou partie de la forme existante (on parle alors de réemploi, auquel une opération de lavage s’impose).
L’efficacité du lavage est d’autant plus grande que l’accès aux recoins du déchet est facilité.
Les vertus ou déficiences environnementales d’un contenant alimentaire se jugent à son cycle de vie, à son origine vertueuse ou non, à la pression négative qu’il fait peser sur la biodiversité,
au coût de sa collecte en tant que déchet, et à l’efficacité, à la banalisation et au coût de son recyclage ou de son compostage.
Le coût de la collecte et du transport des contenants alimentaires en tant que déchets dépend pour partie de leur compacité.
Il faut aussi signaler que le recyclage consiste soit à récupérer les matières premières, soit à exploiter tout ou partie de la forme existante (on parle alors de réemploi, auquel une opération de lavage s’impose).
L’efficacité du lavage est d’autant plus grande que l’accès aux recoins du déchet est facilité.
LE SCELLAGE DANS L’EMBALLAGE ALIMENTAIRE
Dans l’emballage alimentaire, le scellage repose sur le collage ou sur la chaleur. Les deux peuvent être aidés par la pression. Le scellage peut aussi reposer sur une combinaison du collage et/ou de la chaleur et/ou du collage et/ou de la pression.
Le collage repose sur des colles alimentaires plus ou moins visqueuses.
Les matériaux à coller après enduction de colle sont le carton, le papier, le verre et l’aluminium.
Le thermo-scellage repose sur des sources de chaleur souvent obtenues grâce à un courant électrique passant par une tête de scellage chaude souvent appelée "électrode".
Les matériaux thermo-scellés sont le plus souvent les plastiques.
Dans l’emballage alimentaire, le scellage repose sur le collage ou sur la chaleur. Les deux peuvent être aidés par la pression. Le scellage peut aussi reposer sur une combinaison du collage et/ou de la chaleur et/ou du collage et/ou de la pression.
Le collage repose sur des colles alimentaires plus ou moins visqueuses.
Les matériaux à coller après enduction de colle sont le carton, le papier, le verre et l’aluminium.
Le thermo-scellage repose sur des sources de chaleur souvent obtenues grâce à un courant électrique passant par une tête de scellage chaude souvent appelée "électrode".
Les matériaux thermo-scellés sont le plus souvent les plastiques.
L’OPERCULAGE DANS L’EMBALLAGE ALIMENTAIRE
Les opercules se différencient des couvercles en ce qu’ils ne sont pas réutilisables et sont essentiellement de trois types, à savoir en aluminium ou en papier plastifié ou en stratifié aluminium-plastique. La partie de l’opercule qui est à l’intérieur du contenant est souvent en aluminium, et la partie extérieure est dans une matière plastique souple, dépassant légèrement des rebords du contenant afin de pouvoir l’enlever sans difficultés.
Leur mode de fixation peut être lecollage,accompagné ou non de déformation et/ou de pliage.
Pour le collage, la surface de l'opercule au contact de l'embouchure du contenant est enduite de colle.
Leur mode de fixation peut être aussi lethermo-collage, accompagné ou non de déformation et/ou de pliage. Les opercules sont alors enduits sur une face d'une couche de produit thermocollant, qui est appelé à fondre sous l’effet d’une tête de scellage chaude appliquée à l'embouchure du contenant.
Lorsque le contenant a une paroi très mince, il n'est pas possible de coller l'opercule sur la tranche de l'embouchure. On réalise alors à la partie supérieure de l'embouchure un évasement en forme de collet sensiblement plan pour donner une surface de collage suffisante.
Le matériau aluminium est particulièrement adapté à la déformation et/ou au pliage.
Certains types d’opercules s’insèrent dans le fond d’un bouchon vissable.
Une fois le bouchon serré à fond sur le pas de vis d’un contenant, l’opercule se fixe sur les lèvres du pas de vis. Après dévissage du bouchon, l’opercule est scellé sur l’ouverture du contenant.
Pour le scellage dit "en cordon", la tête de scellage est pourvue d'une nervure périphérique en relief qui applique énergiquement l'opercule le long d'une bande périphérique étroite supérieure du contenant. La nervure de la tête de scellage imprime à travers l'opercule une rainure dans la face supérieure de l'embouchure à obturer. L'opercule se trouvant entre la tête et l'embouchure est également déformé selon une rainure étroite qui s'applique dans celle du contenant.
On recherche des produits thermocollants d'adhérence suffisante, mais cependant minimale, pour permettre un décollage facile.
Il existe de nombreux mélanges de produits adhésifs aux propriétés variées soigneusement dosées. L'opercule adhère à la paroi du contenant, non seulement du fait de l'adhérence de la couche de produit thermocollant, mais aussi du fait de l'encastrement de la rainure de l'operculé dans celle du contenant.
On ne peut utiliser certains produits à faible pouvoir adhérent du fait qu'ils ont aussi une faible viscosité et qu'ils seraient eux-mêmes chassés par la forte pression qui s'exerce le long de la bande
Les opercules se différencient des couvercles en ce qu’ils ne sont pas réutilisables et sont essentiellement de trois types, à savoir en aluminium ou en papier plastifié ou en stratifié aluminium-plastique. La partie de l’opercule qui est à l’intérieur du contenant est souvent en aluminium, et la partie extérieure est dans une matière plastique souple, dépassant légèrement des rebords du contenant afin de pouvoir l’enlever sans difficultés.
Leur mode de fixation peut être lecollage,accompagné ou non de déformation et/ou de pliage.
Pour le collage, la surface de l'opercule au contact de l'embouchure du contenant est enduite de colle.
Leur mode de fixation peut être aussi lethermo-collage, accompagné ou non de déformation et/ou de pliage. Les opercules sont alors enduits sur une face d'une couche de produit thermocollant, qui est appelé à fondre sous l’effet d’une tête de scellage chaude appliquée à l'embouchure du contenant.
Lorsque le contenant a une paroi très mince, il n'est pas possible de coller l'opercule sur la tranche de l'embouchure. On réalise alors à la partie supérieure de l'embouchure un évasement en forme de collet sensiblement plan pour donner une surface de collage suffisante.
Le matériau aluminium est particulièrement adapté à la déformation et/ou au pliage.
Certains types d’opercules s’insèrent dans le fond d’un bouchon vissable.
Une fois le bouchon serré à fond sur le pas de vis d’un contenant, l’opercule se fixe sur les lèvres du pas de vis. Après dévissage du bouchon, l’opercule est scellé sur l’ouverture du contenant.
Pour le scellage dit "en cordon", la tête de scellage est pourvue d'une nervure périphérique en relief qui applique énergiquement l'opercule le long d'une bande périphérique étroite supérieure du contenant. La nervure de la tête de scellage imprime à travers l'opercule une rainure dans la face supérieure de l'embouchure à obturer. L'opercule se trouvant entre la tête et l'embouchure est également déformé selon une rainure étroite qui s'applique dans celle du contenant.
On recherche des produits thermocollants d'adhérence suffisante, mais cependant minimale, pour permettre un décollage facile.
Il existe de nombreux mélanges de produits adhésifs aux propriétés variées soigneusement dosées. L'opercule adhère à la paroi du contenant, non seulement du fait de l'adhérence de la couche de produit thermocollant, mais aussi du fait de l'encastrement de la rainure de l'operculé dans celle du contenant.
On ne peut utiliser certains produits à faible pouvoir adhérent du fait qu'ils ont aussi une faible viscosité et qu'ils seraient eux-mêmes chassés par la forte pression qui s'exerce le long de la bande
LES MATERIAUX COMPOSTABLES
L'ACIDE POLYLACTIQUE (PLA)
Le PLA est fabriqué à partir d'amidon de maïs.
L'amidon est déstructuré sous haute température jusqu'à donner du glucose,
qui est soumis à une fermentation bactérienne et se transforme en acide lactique.
C'est l'assemblage de ces monomères qui aboutit au PLA.
Le PLA est biodégradable et biocompatible.
Il a été largement utilisé pour des applications dans le domaine biomédical.
Aujourd’hui, son utilisation est beaucoup plus large.
Ses propriétés sont proches de celles des plastiques conventionnels,
tels que le polypropylène ou le polyéthylène.
.
L'acide polylactique (PLA) est un polymère biodégradable utilisé dans l'emballage alimentaire ou dans la fabrication de très nombreux objets injectés, extrudés ou thermoformés. Bio-assimilable par l’organisme, Il est utilisé également en chirurgie pour des sutures.
Le PLA est un produit résultant de la fermentation d'amidon sous l'effet de bactéries synthétisant l'acide lactique. Dans un second temps, l'acide lactique est polymérisé par un nouveau procédé de fermentation, pour devenir de l'acide polylactique. Ce procédé conduit à des polymères avec des masses molaires relativement faibles. Afin de produire un PLA avec des masses molaires plus élevées, le PLA produit par condensation de l'acide lactique est dépolymérisé, produisant dulactide, qui est à son tour polymérisé parouverture de cycle.
Le PLA commercial est uncopolymèrede PDLLA obtenu par la polymérisation du LLA et DLA.
De nombreuses propriétés du PLA sont contrôlées par la proportion de LLA et DLA présents dans le polymère. Le PLA est un polymère ayant des caractéristiques de résistance au feu assez mauvaises.
Des recherches sont menées actuellement afin de trouver un additif viable tel que lalignineaugmentant les propriétés de celui-ci
Le PLA est un polymère chiral contenant descarbones asymétriques.
Deux isomères, l’acide (L)-lactique et (D)-lactique, sont utilisés dans la synthèse du PLA.
La présence de ces centres stéréoisomères conduit à deux types de structures : isotactique et syndiotactique. Un polymère isotactique possède ces substituants du même côté du plan de symétrie tandis qu’un polymère syndiotactique possède ces substituants alternés l’un par rapport à l’autre du plan. La chaîne stéréochimique du PLA influence fortement les propriétés physiques et mécaniques du matériau.
La PLA peut être soitamorphe, soitsemi-cristallinselon sa structure stéréochimique.
La polymérisationracémiquedu DLA et du LLA conduit à la formation d’un PDLLA amorphe.
La température de transition vitreuse est de l’ordre de 60°C
et sa température de fusion varie entre 130 et 195°C.
La masse volumique du PLA est de l’ordre de 1,25 g/cm3
Les polymères contenant exclusivement soit l’acide (L)-lactique (PLLA), soit l'acide (D)-lactique (PDLA) sont semi-cristallins avec unetempérature de transition vitreuse(T v) d’environ60°C2et une température de fusion (T f) de175°C.
Le PLLA peut cristalliser sous deux formes (α, β), qui correspondent aux températures de fusionT fsuivantes :185°C, la forme la plus stable, et175°Cpour lesformes αet β respectivement.
De nombreux travaux ont permis d’associer le PLA à des matériaux ligno-cellulosiques ou à des matériaux dérivés matériaux ligno-cellulosiques pour former des matériaux composites.
Cf : T. C. Mokhena, J. S. Sefadi, E. R. Sadiku, M. J. John, M. J. Mochane,A. Mtibe. Thermoplastic Processing of PLA/Cellulose Nanomaterials Composites. Polymers, 2018.
Cf :Sanna Virtanen, Lisa Wikström, Kirsi Immonen, Upi Anttila, Elias Retulainen. Cellulose kraft pulp reinforced polylactic acid (PLA) composites: effect of fibre moisture content. AIMS Materials Science, 3(3): 756-769. 2016.
Cf : Shaoping Qian,Yingying Tao,Yiping Ruan,Cesar A. Fontanillo Lopez. Ultrafine bamboo-char as a new reinforcement in poly(lactic acid)/bamboo particle biocomposites.The effects on mechanical, thermal, and morphological properties. Journal of Materials Resaerch. 2018. 33(22), 3870-3879.
Le PLA lui-même peut être renforcé par des nanoparticules (Cf : Josephine Chang Hui Lai,Md. Rezaur Rahman,Sinin Hamdan. Physical, Mechanical, and Thermal Analysis of Polylactic Acid/Fumed Silica/Clay (1.28E) Nanocomposites. International Journal of Polymer Science. Volume2015, Article ID698738.
Remarques :
Le PLA est un polymère qui se dégrade rapidement en présence d’humidité, à T=50-70°C.
Rappelons que le PLA n’a de vraies vertus écologiques que s’il résulte d’amidon de récupération sur les déchêts alimentaires, et non pas de cultures ayant utilisé des pesticides, lesquels détruisent radicalement la biodiversité.
Le PLA est fabriqué à partir d'amidon de maïs.
L'amidon est déstructuré sous haute température jusqu'à donner du glucose,
qui est soumis à une fermentation bactérienne et se transforme en acide lactique.
C'est l'assemblage de ces monomères qui aboutit au PLA.
Le PLA est biodégradable et biocompatible.
Il a été largement utilisé pour des applications dans le domaine biomédical.
Aujourd’hui, son utilisation est beaucoup plus large.
Ses propriétés sont proches de celles des plastiques conventionnels,
tels que le polypropylène ou le polyéthylène.
.
L'acide polylactique (PLA) est un polymère biodégradable utilisé dans l'emballage alimentaire ou dans la fabrication de très nombreux objets injectés, extrudés ou thermoformés. Bio-assimilable par l’organisme, Il est utilisé également en chirurgie pour des sutures.
Le PLA est un produit résultant de la fermentation d'amidon sous l'effet de bactéries synthétisant l'acide lactique. Dans un second temps, l'acide lactique est polymérisé par un nouveau procédé de fermentation, pour devenir de l'acide polylactique. Ce procédé conduit à des polymères avec des masses molaires relativement faibles. Afin de produire un PLA avec des masses molaires plus élevées, le PLA produit par condensation de l'acide lactique est dépolymérisé, produisant dulactide, qui est à son tour polymérisé parouverture de cycle.
Le PLA commercial est uncopolymèrede PDLLA obtenu par la polymérisation du LLA et DLA.
De nombreuses propriétés du PLA sont contrôlées par la proportion de LLA et DLA présents dans le polymère. Le PLA est un polymère ayant des caractéristiques de résistance au feu assez mauvaises.
Des recherches sont menées actuellement afin de trouver un additif viable tel que lalignineaugmentant les propriétés de celui-ci
Le PLA est un polymère chiral contenant descarbones asymétriques.
Deux isomères, l’acide (L)-lactique et (D)-lactique, sont utilisés dans la synthèse du PLA.
La présence de ces centres stéréoisomères conduit à deux types de structures : isotactique et syndiotactique. Un polymère isotactique possède ces substituants du même côté du plan de symétrie tandis qu’un polymère syndiotactique possède ces substituants alternés l’un par rapport à l’autre du plan. La chaîne stéréochimique du PLA influence fortement les propriétés physiques et mécaniques du matériau.
La PLA peut être soitamorphe, soitsemi-cristallinselon sa structure stéréochimique.
La polymérisationracémiquedu DLA et du LLA conduit à la formation d’un PDLLA amorphe.
La température de transition vitreuse est de l’ordre de 60°C
et sa température de fusion varie entre 130 et 195°C.
La masse volumique du PLA est de l’ordre de 1,25 g/cm3
Les polymères contenant exclusivement soit l’acide (L)-lactique (PLLA), soit l'acide (D)-lactique (PDLA) sont semi-cristallins avec unetempérature de transition vitreuse(T v) d’environ60°C2et une température de fusion (T f) de175°C.
Le PLLA peut cristalliser sous deux formes (α, β), qui correspondent aux températures de fusionT fsuivantes :185°C, la forme la plus stable, et175°Cpour lesformes αet β respectivement.
De nombreux travaux ont permis d’associer le PLA à des matériaux ligno-cellulosiques ou à des matériaux dérivés matériaux ligno-cellulosiques pour former des matériaux composites.
Cf : T. C. Mokhena, J. S. Sefadi, E. R. Sadiku, M. J. John, M. J. Mochane,A. Mtibe. Thermoplastic Processing of PLA/Cellulose Nanomaterials Composites. Polymers, 2018.
Cf :Sanna Virtanen, Lisa Wikström, Kirsi Immonen, Upi Anttila, Elias Retulainen. Cellulose kraft pulp reinforced polylactic acid (PLA) composites: effect of fibre moisture content. AIMS Materials Science, 3(3): 756-769. 2016.
Cf : Shaoping Qian,Yingying Tao,Yiping Ruan,Cesar A. Fontanillo Lopez. Ultrafine bamboo-char as a new reinforcement in poly(lactic acid)/bamboo particle biocomposites.The effects on mechanical, thermal, and morphological properties. Journal of Materials Resaerch. 2018. 33(22), 3870-3879.
Le PLA lui-même peut être renforcé par des nanoparticules (Cf : Josephine Chang Hui Lai,Md. Rezaur Rahman,Sinin Hamdan. Physical, Mechanical, and Thermal Analysis of Polylactic Acid/Fumed Silica/Clay (1.28E) Nanocomposites. International Journal of Polymer Science. Volume2015, Article ID698738.
Remarques :
Le PLA est un polymère qui se dégrade rapidement en présence d’humidité, à T=50-70°C.
Rappelons que le PLA n’a de vraies vertus écologiques que s’il résulte d’amidon de récupération sur les déchêts alimentaires, et non pas de cultures ayant utilisé des pesticides, lesquels détruisent radicalement la biodiversité.
LES PHA OU POLYHYDROXYALCANOATES
Les PHA sont une famille de biopolymères qui présentent des caractéristiques similaires aux plastiques conventionnels tout en étant biodégradables. Ils sont produits naturellement par certaines bactéries sous forme de microgranules intracellulaires. Emmagasinés en réponse à un stress, ils servent de réserve d’énergie aux bactéries.
Sur les 300 bactéries productrices de PHA recensées, on dénombre la production d’au moins 80 monomères différents (les hydroxyalcanoates ou HA), dont certaines se développent dans les Eaux Usées. Les caractéristiques mécaniques de ces polymères dépendent de la structure chimique des monomères qui les composent.
Même si les bactéries arrivent à produire par fermentation des quantités de PHAs
représentant jusqu'à 80-90 % de leur poids sec, le coût de production de ce plastique biodégradable est élevé.
Cf. Pittmann, T.; Steinmetz, H. Polyhydroxyalkanoate production on waste water treatment plants: Process scheme, operating conditions and potential analysis for German and European municipal waste water treatment plants. Bioengineering 2017, 4, 54. Bioengineering 2017, 4, 88
Cf. Takahashi, R.Y.U.; Castilho, N.A.S.; Silva, M.A.C.D.; Miotto, M.C.; Lima, A.O.D.S.
Prospecting for marine bacteria for polyhydroxyalkanoate production on low-cost substrates.
Bioengineering 2017, 4, 60.
Cf. Bhattacharya, S.; Dubey, S.; Singh, P.; Shrivastava, A.; Mishra, S.
Biodegradable polymeric substances produced by a marine bacterium from a surplus stream of the biodiesel industry. Bioengineering 2016, 3, 34.
Une piste intéressante est apportée par les recherches sur la production des PHA par des Archées Halophilles.
Cf.Salgaonkar, B.B.; Bragança, J.M. Utilization of sugarcane bagasse by Halogeometricum borinquense strain E3 for biosynthesis of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate). Bioengineering 2017, 4, 50.
Les PHA sont une famille de biopolymères qui présentent des caractéristiques similaires aux plastiques conventionnels tout en étant biodégradables. Ils sont produits naturellement par certaines bactéries sous forme de microgranules intracellulaires. Emmagasinés en réponse à un stress, ils servent de réserve d’énergie aux bactéries.
Sur les 300 bactéries productrices de PHA recensées, on dénombre la production d’au moins 80 monomères différents (les hydroxyalcanoates ou HA), dont certaines se développent dans les Eaux Usées. Les caractéristiques mécaniques de ces polymères dépendent de la structure chimique des monomères qui les composent.
Même si les bactéries arrivent à produire par fermentation des quantités de PHAs
représentant jusqu'à 80-90 % de leur poids sec, le coût de production de ce plastique biodégradable est élevé.
Cf. Pittmann, T.; Steinmetz, H. Polyhydroxyalkanoate production on waste water treatment plants: Process scheme, operating conditions and potential analysis for German and European municipal waste water treatment plants. Bioengineering 2017, 4, 54. Bioengineering 2017, 4, 88
Cf. Takahashi, R.Y.U.; Castilho, N.A.S.; Silva, M.A.C.D.; Miotto, M.C.; Lima, A.O.D.S.
Prospecting for marine bacteria for polyhydroxyalkanoate production on low-cost substrates.
Bioengineering 2017, 4, 60.
Cf. Bhattacharya, S.; Dubey, S.; Singh, P.; Shrivastava, A.; Mishra, S.
Biodegradable polymeric substances produced by a marine bacterium from a surplus stream of the biodiesel industry. Bioengineering 2016, 3, 34.
Une piste intéressante est apportée par les recherches sur la production des PHA par des Archées Halophilles.
Cf.Salgaonkar, B.B.; Bragança, J.M. Utilization of sugarcane bagasse by Halogeometricum borinquense strain E3 for biosynthesis of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate). Bioengineering 2017, 4, 50.
LES PHB OU POLYHYDROXYBUTYRATES :
Les PHB (Polyhydroxybutyrates), qui sont d'origine bactérienne, présentent des propriétés voisines,
légèrement supérieures dans certains cas, de celles du Polypropylène.
Sa haute température de fusion (173-180°C) présente un avantage par rapport aux autres polyesters biodégradables, mais il est difficile à mettre en oeuvre. Il s'agit également de matériaux coûteux.
Les PHB (Polyhydroxybutyrates), qui sont d'origine bactérienne, présentent des propriétés voisines,
légèrement supérieures dans certains cas, de celles du Polypropylène.
Sa haute température de fusion (173-180°C) présente un avantage par rapport aux autres polyesters biodégradables, mais il est difficile à mettre en oeuvre. Il s'agit également de matériaux coûteux.
LE PCL ou POLYCAPROLACTONE
Le polycaprolactone (PCL) est un polyester synthétique biodégradable.
C’est un polymère linéaire obtenu à partir du monomère caprolactone en présence d’alcool.
Il est principalement utilisé comme plastifiant et dans les domaines de l’emballage, des adhésifs, de la libération contrôlée de principes actifs. Le PCL est hydrophobe, sa masse volumique est de l’ordre de 1,11 g/cm3. La température de transition vitreuse est de l’ordre de – 60°C et sa température de fusion varie entre 58 et 61°C. La température de fusion relativement peu élevée, limite l’utilisation du PCL. Il est alors souvent mélangé avec d’autres polymères ou modifié. L’avantage principal de ce polyester réside dans sa « flexibilité ». Sa déformation à la rupture peut atteindre 1100%,
tandis que sa résistance mécanique est de 33 MPa.
Ce polyester n’est pas compatible avec l’amidon.
La faible adhésion entre le PCL et l’amidon peut être améliorée par l’introduction de différents agents. Sa décomposition est plus longue que celle du PLA.
Le PCL est consommé lentement par des microorganismes au cours de la biodégradation.
En présence d’amidon, ce polyester se décompose plus rapidement
.
Dans les conditions de compost (similaires à celles proposées par la norme ASTM D 5338-1992),
la biodégradation du PCL est de l’ordre de 65% après 23 jours
alors qu’elle est supérieure à 65% après 14 jours dans le cas de mélanges PCL/amidon (90/10, 70/30, 50/50). Certains auteurs expliquent que la biodégradation des mélanges PCL/amidon
démarre par la consommation d’amidon. Elle est suivie ensuite par la consommation des deux composants du mélange.
Parfois le vice est masqué; par exemple, le glycerol peut être un substrat pour des microbes capables de fabriquer des plastiques biodégradables tels que le PHA. En même temps, le glycerol est un sous-produit de la production de biocarburants dont il faut souligner la nocivité environnementale.
Le polycaprolactone (PCL) est un polyester synthétique biodégradable.
C’est un polymère linéaire obtenu à partir du monomère caprolactone en présence d’alcool.
Il est principalement utilisé comme plastifiant et dans les domaines de l’emballage, des adhésifs, de la libération contrôlée de principes actifs. Le PCL est hydrophobe, sa masse volumique est de l’ordre de 1,11 g/cm3. La température de transition vitreuse est de l’ordre de – 60°C et sa température de fusion varie entre 58 et 61°C. La température de fusion relativement peu élevée, limite l’utilisation du PCL. Il est alors souvent mélangé avec d’autres polymères ou modifié. L’avantage principal de ce polyester réside dans sa « flexibilité ». Sa déformation à la rupture peut atteindre 1100%,
tandis que sa résistance mécanique est de 33 MPa.
Ce polyester n’est pas compatible avec l’amidon.
La faible adhésion entre le PCL et l’amidon peut être améliorée par l’introduction de différents agents. Sa décomposition est plus longue que celle du PLA.
Le PCL est consommé lentement par des microorganismes au cours de la biodégradation.
En présence d’amidon, ce polyester se décompose plus rapidement
.
Dans les conditions de compost (similaires à celles proposées par la norme ASTM D 5338-1992),
la biodégradation du PCL est de l’ordre de 65% après 23 jours
alors qu’elle est supérieure à 65% après 14 jours dans le cas de mélanges PCL/amidon (90/10, 70/30, 50/50). Certains auteurs expliquent que la biodégradation des mélanges PCL/amidon
démarre par la consommation d’amidon. Elle est suivie ensuite par la consommation des deux composants du mélange.
Parfois le vice est masqué; par exemple, le glycerol peut être un substrat pour des microbes capables de fabriquer des plastiques biodégradables tels que le PHA. En même temps, le glycerol est un sous-produit de la production de biocarburants dont il faut souligner la nocivité environnementale.
LE PBS OU POLYBUTYLENE SUCCINATE
LE PBSA OU POLYBUTYLENE SUCCINATE CO-ADIPATE
Le PBS est réalisé avec des monomères obtenus grâce à une fermentation bactérienne :
l’acide succinique et le butane-1,4-diol, qui peut être synthétisé à partir de l’acide succinique.
Le PBSA est un copolyester possédant une température de fusion de l’ordre de 90 à 120°C.
Il peut être mis en forme par extrusion comme les polymères thermoplastiques synthétiques.
Sa température de transition vitreuse est de l’ordre de –45 à –10°C
et sa masse volumique est égale à 1,25 g/cm3.
La masse molaire du PBSA peut varier de 10 000 à 100 000 g/mol.
La haute résistance chimique et thermique et la biodégradabilité du PBSA
sont les propriétés qui favorisent son utilisation dans un large domaine d’applications.
Malgré ceci, la production de ce polyester est limitée par son coût élevé.
Dans les conditions de compostage, le PBSA sous forme de film,
peut être dégradé en 2 mois tandis que le mélange PBSA/amidon peut être complètement dégradé en 45 jours.
LE PBSA OU POLYBUTYLENE SUCCINATE CO-ADIPATE
Le PBS est réalisé avec des monomères obtenus grâce à une fermentation bactérienne :
l’acide succinique et le butane-1,4-diol, qui peut être synthétisé à partir de l’acide succinique.
Le PBSA est un copolyester possédant une température de fusion de l’ordre de 90 à 120°C.
Il peut être mis en forme par extrusion comme les polymères thermoplastiques synthétiques.
Sa température de transition vitreuse est de l’ordre de –45 à –10°C
et sa masse volumique est égale à 1,25 g/cm3.
La masse molaire du PBSA peut varier de 10 000 à 100 000 g/mol.
La haute résistance chimique et thermique et la biodégradabilité du PBSA
sont les propriétés qui favorisent son utilisation dans un large domaine d’applications.
Malgré ceci, la production de ce polyester est limitée par son coût élevé.
Dans les conditions de compostage, le PBSA sous forme de film,
peut être dégradé en 2 mois tandis que le mélange PBSA/amidon peut être complètement dégradé en 45 jours.
LE PBAT
Le PBAT est un copolyester de masse volumique égale à 1,21 g/cm3. Sa température de transition vitreuse est de l’ordre de 30°C et sa température de fusion de l’ordre de 110 à 115°C .
Le PBAT est un copolyester obtenu par réaction de condensation du butane-1,4-diol, d’acide adipique et d’acide téréphtalique.
Les applications de ce polyester sont diverses.
Possédant une masse volumique faible, une bonne résistance à l’humidité, à l’étirement et au choc,
il convient pour des applications comme l’emballage rigide dans l’alimentaire ou encore
pour les produits de beauté.
Tandis que les polyesters aromatiques comme le polyéthylène téréphtalate (PET)
ne sont pas biodégradables, les copolyesters aliphatique-aromatique qui contiennent de faibles quantités de fractions aromatiques, sont capables de se décomposer.
La décomposition du PBAT dépend alors de la quantité de fonctions esters aromatiques.
Au dessus de 60% molaire d’acide téréphtalique, la décomposition du PBAT dans des conditions de compost devient difficile.
Le PBAT est un copolyester de masse volumique égale à 1,21 g/cm3. Sa température de transition vitreuse est de l’ordre de 30°C et sa température de fusion de l’ordre de 110 à 115°C .
Le PBAT est un copolyester obtenu par réaction de condensation du butane-1,4-diol, d’acide adipique et d’acide téréphtalique.
Les applications de ce polyester sont diverses.
Possédant une masse volumique faible, une bonne résistance à l’humidité, à l’étirement et au choc,
il convient pour des applications comme l’emballage rigide dans l’alimentaire ou encore
pour les produits de beauté.
Tandis que les polyesters aromatiques comme le polyéthylène téréphtalate (PET)
ne sont pas biodégradables, les copolyesters aliphatique-aromatique qui contiennent de faibles quantités de fractions aromatiques, sont capables de se décomposer.
La décomposition du PBAT dépend alors de la quantité de fonctions esters aromatiques.
Au dessus de 60% molaire d’acide téréphtalique, la décomposition du PBAT dans des conditions de compost devient difficile.
LES ELASTOMERES BIODEGRADABLES. LES POLYOLS POUR DES FONCTIONS DE REVÊTEMENT ET DE PLASTIFIANT.
Certains polyuréthanes sont biodégradables. Zhaoshan Wang , Jieqiong Yan , Tongyao Wang, Yingying Zai , Liyan Qiu, Qingguo Wang . Fabrication and Properties of a Bio-Based Biodegradable Thermoplastic Polyurethane Elastomer. Polymers 2019, 11, 1121.
De plus, certains polyols sont suceptibles d’assurer des fonctions de plastifiant et de revêtement.
Ewelina Basiak, Andrzej Lenart,Frédéric Debeaufort. How Glycerol and Water Contents Affect the Structural and Functional Properties of Starch-Based Edible Films. Polymers (Basel). 2018 Apr; 10(4): 412.
Natanya m. l. Hansen. David Plackett. Sustainable films and coatings from hemicelluloses: a review. Biomacromolecules 2008, 9, 6, 1493-1505.
Jari Vartiainen, Mika Vähä-Nissi, Ali Harlin. Biopolymer Films and Coatings in Packaging Applications—A Review of Recent Developments. Materials Sciences and Applications, 2014, 5, 708-718.
Talja, R., Helén, H., Roos, Y. and Jouppila, K. (2008) Effect of Type and Content of Binary Polyol Mixtures on Physical and Mechanical Properties of Starch-Based Edible Films. Carbohydrate Polymers, 71, 269-276
De plus, certains polyols sont suceptibles d’assurer des fonctions de plastifiant et de revêtement.
Ewelina Basiak, Andrzej Lenart,Frédéric Debeaufort. How Glycerol and Water Contents Affect the Structural and Functional Properties of Starch-Based Edible Films. Polymers (Basel). 2018 Apr; 10(4): 412.
Natanya m. l. Hansen. David Plackett. Sustainable films and coatings from hemicelluloses: a review. Biomacromolecules 2008, 9, 6, 1493-1505.
Jari Vartiainen, Mika Vähä-Nissi, Ali Harlin. Biopolymer Films and Coatings in Packaging Applications—A Review of Recent Developments. Materials Sciences and Applications, 2014, 5, 708-718.
Talja, R., Helén, H., Roos, Y. and Jouppila, K. (2008) Effect of Type and Content of Binary Polyol Mixtures on Physical and Mechanical Properties of Starch-Based Edible Films. Carbohydrate Polymers, 71, 269-276
NOTRE VISION SUR LE COMPOSTAGE DES PLASTIQUES BIODEGRADABLES.
Si on obtient le ou les matériau(x) thermoplastique(s) biodégradable(s)et les matériaux ligno-cellulosiques au moyen d’une agriculture ou d’une agro-foresterie qui ne fassent pas appel à des pesticides et qui ne détruisent pas la biodiversité, ou s’ils proviennent de déchets alimentaires d’une filière vertueuse sur le plan environnemental, ou s’ils proviennent d’une culture microbienne sur eaux usées,
alors ledit contenant alimentaire (1) est non seulement adapté à l’Economie Circulaire, mais est aussi compatible avec une faible Empreinte Anthropique.
Dans ces conditions, ledit contenant alimentaire (1) marque un progrès écologique significatif dans une économie déficiente dans le recyclage des plastiques non-biodégradables.
Si on obtient le ou les matériau(x) thermoplastique(s) biodégradable(s)et les matériaux ligno-cellulosiques au moyen d’une agriculture ou d’une agro-foresterie qui ne fassent pas appel à des pesticides et qui ne détruisent pas la biodiversité, ou s’ils proviennent de déchets alimentaires d’une filière vertueuse sur le plan environnemental, ou s’ils proviennent d’une culture microbienne sur eaux usées,
alors ledit contenant alimentaire (1) est non seulement adapté à l’Economie Circulaire, mais est aussi compatible avec une faible Empreinte Anthropique.
Dans ces conditions, ledit contenant alimentaire (1) marque un progrès écologique significatif dans une économie déficiente dans le recyclage des plastiques non-biodégradables.
NOTRE CONCEPT DE PLASTIQUES BIO-EXTREMO-DEGRADABLES
Des plastiques bio-extrémo-degradables (selon notre propre expression) avec contraintes écologiques spécifiques et utilisables avec parcimonie sont aptes à une dégradation par des microbes naturels non-génétiquement modifiés,
tels que des micro-organismes extrémophiles de régions inhospitalières,
c'est-à-dire des micro-organismes thermophiles ou acidophiles ou halophiles ou alkaliphiles ou xerotolerants ou UV- resistants ou Gamma-resistants ou psychrophiles.
Lesdits micro-organismes extrémophiles peuvent être des communautés microbiennes comportant des Archae identifiées comme particulièrement efficaces après des cycles sélectifs répétés de compostage sur le même substrat, selon un processus biologique épigénétique non-mutant et similaire à celui évoqué dans les publications:
Johnson T,Payne S,Grove R,McCarthy S,Oeltjen E,Mach C,Adamec J,Wilson MA,Van Cott K,Blum P. Methylation deficiency of chromatin proteins is a non-mutational and epigenetic-like trait in evolved lines of the archaeonSulfolobus solfataricus. J Biol Chem.2019 May 10;294(19):7821-7832.
Paul BlumandSophie Payne. Evidence of an Epigenetics System in Archaea. Epigenet Insights. 2019; 12.
Du fait d’un compostage basé sur des micro-organismes extrémophiles de régions inhospitalières, l’invention ne crée aucune expansion planétaire d’organismes indésirables pour les écosystèmes reposant sur des conditions hospitalières et non-extrêmes, c'est-à-dire les régions vitales pour une bonne partie de la flore et de la faune planétaire.
Des plastiques bio-extrémo-degradables (selon notre propre expression) avec contraintes écologiques spécifiques et utilisables avec parcimonie sont aptes à une dégradation par des microbes naturels non-génétiquement modifiés,
tels que des micro-organismes extrémophiles de régions inhospitalières,
c'est-à-dire des micro-organismes thermophiles ou acidophiles ou halophiles ou alkaliphiles ou xerotolerants ou UV- resistants ou Gamma-resistants ou psychrophiles.
Lesdits micro-organismes extrémophiles peuvent être des communautés microbiennes comportant des Archae identifiées comme particulièrement efficaces après des cycles sélectifs répétés de compostage sur le même substrat, selon un processus biologique épigénétique non-mutant et similaire à celui évoqué dans les publications:
Johnson T,Payne S,Grove R,McCarthy S,Oeltjen E,Mach C,Adamec J,Wilson MA,Van Cott K,Blum P. Methylation deficiency of chromatin proteins is a non-mutational and epigenetic-like trait in evolved lines of the archaeonSulfolobus solfataricus. J Biol Chem.2019 May 10;294(19):7821-7832.
Paul BlumandSophie Payne. Evidence of an Epigenetics System in Archaea. Epigenet Insights. 2019; 12.
Du fait d’un compostage basé sur des micro-organismes extrémophiles de régions inhospitalières, l’invention ne crée aucune expansion planétaire d’organismes indésirables pour les écosystèmes reposant sur des conditions hospitalières et non-extrêmes, c'est-à-dire les régions vitales pour une bonne partie de la flore et de la faune planétaire.
MONITORAGE DES CONDITIONS DE COMPOSTAGE
les conditions de compostage elles-mêmes sont monitorées par des nanoparticules d’oxyde de fer selon les principes évoqués dans la publication:Zhang L,Zhu Y,Zhang J,Zeng G,Dong H,Cao W,Fang W,Cheng Y,Wang Y,Ning Q.Impacts ofironoxide nanoparticles on organic matter degradation and microbial enzyme activities during agricultural wastecomposting. Waste Manag.2019 Jul 15;95:289-297.
les conditions de compostage elles-mêmes sont monitorées par des nanoparticules d’oxyde de fer selon les principes évoqués dans la publication:Zhang L,Zhu Y,Zhang J,Zeng G,Dong H,Cao W,Fang W,Cheng Y,Wang Y,Ning Q.Impacts ofironoxide nanoparticles on organic matter degradation and microbial enzyme activities during agricultural wastecomposting. Waste Manag.2019 Jul 15;95:289-297.
UN PROBLEME ECOLOGIQUE AVEC L’USAGE DU VERRE SELON L’ORIGINE DU SABLE UTILISE POUR LE FABRIQUER
A cause des besoins en sable pour la fabrication du béton, il existe une forte demande mondiale en sable. Malheureusement, les sables des déserts ne conviennent pas pour la fabrication du verre et du béton de façon traditionnelle. Cette forte demande entraîne un pillage illégal des sables côtiers et fluviaux avec destruction de la biodiversité
Il existe cependant de nombreux petits gisements de sables qui conviennent pour la fabrication du verre et qui sont inexploités.
Par ailleurs, la demande mondiale en sable peut être allégée dès lors que les fabricants de béton adoptent des solutions indiquées dans les brevets «Noveldesertsandconcrete, CN105036652A», ou encore «Desertsandconcrete, CN105036651A» ou encore celle dénommée «Finite» de l’Imperial College à Londres, selon le projet de Carolyn Tam, Hamza Oza, Matteo Maccario, et Saki Maruyama, de la Dyson School of Design Engineering et du Royal College of Art. Le matériau Finite utilise un liant dont la composition est pour le moment tenue secrete, qui serait capable de lier les granulats et le sable du désert.
A cause des besoins en sable pour la fabrication du béton, il existe une forte demande mondiale en sable. Malheureusement, les sables des déserts ne conviennent pas pour la fabrication du verre et du béton de façon traditionnelle. Cette forte demande entraîne un pillage illégal des sables côtiers et fluviaux avec destruction de la biodiversité
Il existe cependant de nombreux petits gisements de sables qui conviennent pour la fabrication du verre et qui sont inexploités.
Par ailleurs, la demande mondiale en sable peut être allégée dès lors que les fabricants de béton adoptent des solutions indiquées dans les brevets «Noveldesertsandconcrete, CN105036652A», ou encore «Desertsandconcrete, CN105036651A» ou encore celle dénommée «Finite» de l’Imperial College à Londres, selon le projet de Carolyn Tam, Hamza Oza, Matteo Maccario, et Saki Maruyama, de la Dyson School of Design Engineering et du Royal College of Art. Le matériau Finite utilise un liant dont la composition est pour le moment tenue secrete, qui serait capable de lier les granulats et le sable du désert.
POSSIBILITE D’ENTREVOIR UN COMPOSITE SABLE DES DESERTS-GRANULATS VEGETAUX
Il existe déjà des bétons végétaux utilisants des granulats de végétaux mélangés avec du ciment ou de la chaux qui font office de liants.
Celà laisse la possibilité d’entrevoir des composites avec granulats de végétaux mélangés avec du sable des deserts où le liant serait analogue à ceux utilisé dans les bétons qui utilisent ce même sable.
Il existe déjà des bétons végétaux utilisants des granulats de végétaux mélangés avec du ciment ou de la chaux qui font office de liants.
Celà laisse la possibilité d’entrevoir des composites avec granulats de végétaux mélangés avec du sable des deserts où le liant serait analogue à ceux utilisé dans les bétons qui utilisent ce même sable.
NECESSITE DE DISTINGUER ENTRE MATERIAUX BIOSOURCES ETHIQUES ET MATERIAUX BIOSOURCES IRRESPONSABLES AU PLAN ECOLOGIQUE ET ENVIRONNEMENTAL
Certaines fibres végétales issues de la canne à sucre, du bambou, du soja pourraient avoir une valeur de matériau d’évitement des plastiques non compostable, à condition que le système de leur production n’ait pas été obtenu au prix de la déforestation de forêts naturelles.
De plus, leur système de production ne doit pas reposer sur l’utilisation de pesticides, qui sont des destructeurs de la biodiversité.
Cette dernière remarque est également valable pour les cultures de kénaf, du chanvre, du miscanthus, de la jute, de l’agave, du sorgho, du mais, du blé dont on tire paille et son.
Il est à ce sujet utile necessité de distinguer entre d’une part materiaux biosourcés irresponsables au plan ecologique et environnemental et d’autre part materiaux biosources éthiques.
Certaines fibres végétales issues de la canne à sucre, du bambou, du soja pourraient avoir une valeur de matériau d’évitement des plastiques non compostable, à condition que le système de leur production n’ait pas été obtenu au prix de la déforestation de forêts naturelles.
De plus, leur système de production ne doit pas reposer sur l’utilisation de pesticides, qui sont des destructeurs de la biodiversité.
Cette dernière remarque est également valable pour les cultures de kénaf, du chanvre, du miscanthus, de la jute, de l’agave, du sorgho, du mais, du blé dont on tire paille et son.
Il est à ce sujet utile necessité de distinguer entre d’une part materiaux biosourcés irresponsables au plan ecologique et environnemental et d’autre part materiaux biosources éthiques.
SANDWICH POUR RENDRE UN MATERIAU APTE AU CONTACT ALIMENTAIRE
Pour rendre un materiau, biosourcé ou non, apte au contact alimentaire, il est possible de miser sur une conficuration sandwich où la couche en contact avec l’aliment est un carton rendu hydrophobe et rendu apte au contact alimentaire, obtenu selon les techniques décrites dans les paragraphes précédents.
Pour rendre un materiau, biosourcé ou non, apte au contact alimentaire, il est possible de miser sur une conficuration sandwich où la couche en contact avec l’aliment est un carton rendu hydrophobe et rendu apte au contact alimentaire, obtenu selon les techniques décrites dans les paragraphes précédents.
Selon l’invention,
un duo de deux tubes moulés (24), obtenus par moulage et donc avec une haute productivité, facilement lavables et ré-usables, voire empilables,
-chacun étant obturé ou obturable à une de leurs extrémités-
de longueur inférieure à leur diamètre et en matériau moulable (verre, verre recyclé, verre fabriqué avec du sable non-côtier et non-fluvial, métal tel qu’acier inox, céramique, brique, composite végétal avec granulats végétaux et liant analogue à celui du matériau “finite” qui utilise les sables des déserts), mais excluant le plastique non compostable,
conçus pour ré-intégrer l’économie circulaire en sortie de déchetterie sur une gamme de contenants alimentaires (1) de contenances variées,
constituent une base fixe pour générer une gamme de contenants alimentaires (1) intégrant en position centrale un troisième tube (17), ouvert à ses deux extrémités, en matériau rigide ou semi-rigide, de longueur supérieure à son diamètre, obtenu par usinage ou par assemblage ou par moulage ou par enroulement de feuille, et dont la longueur est ajustée à la contenance voulue.
Ledit tube central (17) est lié de part et d’autre selon des liaisons mâle-femelle auxdits deux tubes moulés (24), lesdites liaisons mâle-femelle étant indifféremment des vissages ou des enfoncements.
En sus de leurs avantages en économie circulaire, lesdits contenants alimentaires (1) de l’invention, du fait qu’ils sont obtenus à partir dudit duo de tubes moulés (24), peuvent être fabriqués avec une haute productivité, si bien qu’ils sont en mesure de concurrencer les contenants alimentaires en plastique non compostable, tout en soulageant les filières déjà engorgées de recyclage de ces derniers.
un duo de deux tubes moulés (24), obtenus par moulage et donc avec une haute productivité, facilement lavables et ré-usables, voire empilables,
-chacun étant obturé ou obturable à une de leurs extrémités-
de longueur inférieure à leur diamètre et en matériau moulable (verre, verre recyclé, verre fabriqué avec du sable non-côtier et non-fluvial, métal tel qu’acier inox, céramique, brique, composite végétal avec granulats végétaux et liant analogue à celui du matériau “finite” qui utilise les sables des déserts), mais excluant le plastique non compostable,
conçus pour ré-intégrer l’économie circulaire en sortie de déchetterie sur une gamme de contenants alimentaires (1) de contenances variées,
constituent une base fixe pour générer une gamme de contenants alimentaires (1) intégrant en position centrale un troisième tube (17), ouvert à ses deux extrémités, en matériau rigide ou semi-rigide, de longueur supérieure à son diamètre, obtenu par usinage ou par assemblage ou par moulage ou par enroulement de feuille, et dont la longueur est ajustée à la contenance voulue.
Ledit tube central (17) est lié de part et d’autre selon des liaisons mâle-femelle auxdits deux tubes moulés (24), lesdites liaisons mâle-femelle étant indifféremment des vissages ou des enfoncements.
En sus de leurs avantages en économie circulaire, lesdits contenants alimentaires (1) de l’invention, du fait qu’ils sont obtenus à partir dudit duo de tubes moulés (24), peuvent être fabriqués avec une haute productivité, si bien qu’ils sont en mesure de concurrencer les contenants alimentaires en plastique non compostable, tout en soulageant les filières déjà engorgées de recyclage de ces derniers.
Selon une version de l’invention, un desdits deux tubes moulés (24) est pourvu d’un col ou d’un opercule à son extrémité, de sorte que ledit contenant alimentaire (1) est adapté à la contenance de liquides.
Selon une version de l’invention, ledit tube central (17) est pourvu d’un opercule.
Selon une version de l’invention, ledit tube central (17) est en matériau bio-sourcé éthique, c’est à dire constitué de fibres végétales de végétaux comme l’agave, le chanvre, le miscanthus, etc, issues d’un système de production qui n’est pas issu d’une deforestation de forêts naturelles et qui ne fasse pas appel aux pesticides, destructeurs de biodiversité. De la sorte, lesdits contenants alimentaires (1) consomment peu de matières inertes (métal tel qu’acier inox, verre, verre recyclé, verre fabriqué avec du sable non-côtier et non-fluvial, céramique, brique, composite végétal avec granulats végétaux et liant analogue à celui du matériau “finite” qui utilise les sables des déserts, etc).
Selon une version de l’invention, le matériau dudit tube central (17) en matériau biosourcé éthique est un matériau biosourcé rendu hydrophobe, qu’il soit moulable ou enroulable, selon les techniques de l’Etat de l’Art.
Selon une version de l’invention, le matériau dudit tube central (17) en matériau biosourcé éthique est le bois.
Selon une version de l’invention, ledit tube central (17) en matériau biosourcé éthique résulte de l’assemblage de trois ou quatre planchettes de bois avec respectivement des sections triangulaires ou rectangulaires.
Selon une version de l’invention, ledit tube central (17) résulte de l’usinage et de l’assemblage de pièces de bois, ledit tube central (17) pouvant prendre une forme cylindrique et être doté d’un pas de vis à chacune de ses extrémités, auquel cas lesdits tubes (24) sont moulés dans une forme qui permet leur vissage audit tube central (17) cylindrique en bois.
Selon l’invention, des pièces en matériau polymère compostable font office de joints entre ledit tube central(17) et lesdits tubes (24) moulés
Les dessins annexés illustrent l’invention:
La Figure 1A montre séparément un tube central (17), ouvert à ses deux extrémités, de section carrée, en matériau rigide ou semi-rigide, en position centrale, et de part et d’autre deux tubes moulés (24), de section carrée, en matériau moulable (verre ou métal tel qu’acier inox ou céramique ou brique ou composite végétal) excluant le plastique non-compostable,
lesdits deux tubes moulés (24) étant chacun fermés à une de leurs extrémités.
lesdits deux tubes moulés (24) étant chacun fermés à une de leurs extrémités.
Après usage, lesdits deux tubes moulés (24) sont lavés et ré-utilisés en étant assembles avec un tube central (17) de même longueur ou de longueur différente.
La Figure 1B est analogue à la Figure 1A, mais montre un tube central (17), plus long.
La Figure 1C montre ledit tube central (17) de la Figure 1A lié de part et d’autre selon des liaisons mâle-femelle auxdits deux tubes moulés (24).
La Figure 1D est analogue à la Figure 1C, et montre ledit tube central (17) de la Figure 1B lié de part et d’autre selon des liaisons mâle-femelle auxdits deux tubes moulés (24), ce qui donne un contenant alimentaire de plus grande contenance que celui de la Figure 1C.
Les Figures 2A et 2B sont analogues auxdites Figures 1B et 1D, à la différence qu’un un tube moulé (24) est doté d’un col, lequel col apporte une aptitude à verser des liquides. On voit que le contenant alimentaire (1) de l’invention peut concurrencer des bouteilles en plastique non compostable, tout en apportant des solutions pour l’économie circulaire, un domaine où les filières des plastiques non compostables échouent dans la plupart des pays.
On peut noter aussi que le contenant alimentaire (1) de l’invention peut fournir des solutionsd’économie de matière inerte comme le par exemple le verre creux, pour peu que ledit tube central (17) soit en matériau biosourcé éthique.
On peut noter aussi que le contenant alimentaire (1) de l’invention peut fournir des solutionsd’économie de matière inerte comme le par exemple le verre creux, pour peu que ledit tube central (17) soit en matériau biosourcé éthique.
La Figure 3A montre séparément un tube central (17), ouvert à ses deux extrémités, et de part et d’autre deux tubes moulés (24), l’un desdits deux tubes moulés (24) étant doté d’un col. Chacun desdits deux tubes moulés (24) est pourvu d’une encoche (45) dont le rôle est de servir de point de fixation à des éléments de maintien et de calage, tels que des baguettes en bois (33).
La Figure 3B montre ledit tube central (17) lié de part et d’autre selon des liaisons mâle-femelle auxdits deux tubes moulés (24).
La Figure 3C montre le rôle desdites des baguettes en bois (33) comme des éléments de maintien et de calage.
La Figure 4A montre séparément un tube (17), ouvert à ses deux extrémités, de section ronde, en matériau rigide ou semi-rigide, en position centrale, et de part et d’autre deux tubes moulés (24), de section ronde, en matériau moulable (verre ou métal tel qu’acier inox ou céramique ou composite végétal) et non-plastique,
lesdits deux tubes moulés (24) étant chacun fermés à une de leurs extrémités.
lesdits deux tubes moulés (24) étant chacun fermés à une de leurs extrémités.
La Figure 4B montre ledit tube central (17) de section ronde lié de part et d’autre selon des liaisons mâle-femelle auxdits deux tubes moulés (24) de section ronde.
Duo de deux tubes moulés pour générer une gamme de contenants alimentaires intégrant les necessités de l’économie circulaire, caractérisé en ce qu’ un duo de deux tubes moulés (24), obtenus par moulage et donc avec une haute productivité, facilement lavables et ré-usables, voire empilables,
-chacun étant obturé ou obturable à une de leurs extrémités-
de longueur inférieure à leur diamètre et en matériau moulable (verre, verre recyclé, verre fabriqué avec du sable non-côtier et non-fluvial, métal tel qu’acier inox, céramique, brique, composite végétal avec granulats végétaux et liant analogue à celui du matériau “finite” qui utilise les sables des déserts), mais excluant le plastique non compostable,
conçus pour ré-intégrer l’économie circulaire en sortie de déchetterie sur une gamme de contenants alimentaires (1) de contenances variées,
constituent une base fixe pour générer une gamme de contenants alimentaires (1) intégrant en position centrale un troisième tube (17), ouvert à ses deux extrémités, en matériau rigide ou semi-rigide, de longueur supérieure à son diamètre, obtenu par usinage ou par assemblage ou par moulage ou par enroulement de feuille, et dont la longueur est ajustée à la contenance voulue.
Ledit tube central (17) est lié de part et d’autre selon des liaisons mâle-femelle auxdits deux tubes moulés (24), lesdites liaisons mâle-femelle étant indifféremment des vissages ou des enfoncements.
Lesdits contenants alimentaires (1) de l’invention sont obtenus à partir dudit duo de tubes moulés (24), et donc sont fabriqués avec une haute productivité,
si bien qu’ils sont en mesure de concurrencer les contenants alimentaires en plastique non compostable, tout en soulageant les filières déjà engorgées de recyclage de ces derniers.
-chacun étant obturé ou obturable à une de leurs extrémités-
de longueur inférieure à leur diamètre et en matériau moulable (verre, verre recyclé, verre fabriqué avec du sable non-côtier et non-fluvial, métal tel qu’acier inox, céramique, brique, composite végétal avec granulats végétaux et liant analogue à celui du matériau “finite” qui utilise les sables des déserts), mais excluant le plastique non compostable,
conçus pour ré-intégrer l’économie circulaire en sortie de déchetterie sur une gamme de contenants alimentaires (1) de contenances variées,
constituent une base fixe pour générer une gamme de contenants alimentaires (1) intégrant en position centrale un troisième tube (17), ouvert à ses deux extrémités, en matériau rigide ou semi-rigide, de longueur supérieure à son diamètre, obtenu par usinage ou par assemblage ou par moulage ou par enroulement de feuille, et dont la longueur est ajustée à la contenance voulue.
Ledit tube central (17) est lié de part et d’autre selon des liaisons mâle-femelle auxdits deux tubes moulés (24), lesdites liaisons mâle-femelle étant indifféremment des vissages ou des enfoncements.
Lesdits contenants alimentaires (1) de l’invention sont obtenus à partir dudit duo de tubes moulés (24), et donc sont fabriqués avec une haute productivité,
si bien qu’ils sont en mesure de concurrencer les contenants alimentaires en plastique non compostable, tout en soulageant les filières déjà engorgées de recyclage de ces derniers.
Duo de deux tubes moulés pour générer une gamme de contenants alimentaires intégrant les necessités de l’économie circulaire, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’un desdits deux tubes moulés (24) est pourvu d’un col ou d’un opercule à son extrémité.
Duo de deux tubes moulés pour générer une gamme de contenants alimentaires intégrant les necessités de l’économie circulaire, selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tube central (17) est pourvu d’un opercule.
Duo de deux tubes moulés pour générer une gamme de contenants alimentaires intégrant les necessités de l’économie circulaire, selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits deux tubes moulés (24) sont pourvus d’encoches (45) ou de protubérances (46) dont le rôle est de servir de point de fixation à des éléments de maintien et de calage tels que des baguettes en bois ( 33) ou des tiges en métal (34) tel qu’acier inox.
Duo de deux tubes moulés pour générer une gamme de contenants alimentaires intégrant les necessités de l’économie circulaire, selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tube central (17) est en matériau biosourcé éthique, de sorte que lesdits contenants alimentaires (1) consomment peu de matières inertes (métal tel qu’acier inox, verre, verre recyclé, verre fabriqué avec du sable non-côtier et non-fluvial, céramique, brique, composite végétal avec granulats végétaux et liant analogue à celui du matériau “finite” qui utilise les sables des déserts, etc) .
Duo de deux tubes moulés pour générer une gamme de contenants alimentaires intégrant les necessités de l’économie circulaire, selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit matériau biosourcé éthique est rendu hydrophobe, qu’il soit moulable ou enroulable.
Duo de deux tubes moulés pour générer une gamme de contenants alimentaires intégrant les necessités de l’économie circulaire, selon la revendication 5, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau biosourcé éthique dudit tube central (17) est le bois.
Duo de deux tubes moulés pour générer une gamme de contenants alimentaires intégrant les necessités de l’économie circulaire, selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit tube central (17) résulte de l’assemblage de trois ou quatre planchettes de bois avec respectivement des sections triangulaires ou rectangulaires.
Duo de deux tubes moulés pour générer une gamme de contenants alimentaires intégrant les necessités de l’économie circulaire, selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit tube central (17) résulte de l’usinage et de l’assemblage de pièces de bois, ledit tube central (17) pouvant prendre une forme cylindrique et être doté d’un pas de vis à chacune de ses extrémités, auquel cas lesdits tubes (24) sont moulés dans une forme qui permet leur vissage audit tube central (17) cylindrique en bois.
Duo de deux tubes moulés pour générer une gamme de contenants alimentaires intégrant les necessités de l’économie circulaire, selon la revendication 1, caractérisé en ce que des pièces en matériau polymère compostable font office de joints entre ledit tube (17) central et lesdits tubes moulés (24).
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| FR1913835A FR3104140A1 (fr) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | Duo de deux tubes moulés pour générer une gamme de contenants alimentaires intégrant les nécessités de l’économie circulaire . |
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