FR3123071A1 - Procédé de préparation d’un biomatériau à partir de déchets d’agrumes - Google Patents
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Abstract
Procédé de préparation d’un biomatériau à partir de déchets d’agrumes La présente invention propose une solution pour limiter la consommation de pétrole pour la production d’objets notamment du quotidien, et permettant également de recycler les déchets d’agrumes produits chaque année en grande quantité dans le monde. En particulier, la présente invention propose un procédé pour la préparation d’un biomatériau à partir de déchets d’agrumes, un biomatériau susceptible d’être obtenu à partir du procédé de préparation et un procédé de fabrication d’un objet à partir du biomatériau obtenu selon le procédé de préparation selon l’invention, et dans lequel la couleur des déchets d’agrumes utilisés est conservée.
Description
L’invention concerne le domaine du recyclage de déchets organiques. En particulier l’invention concerne un procédé de préparation d’un biomatériau à partir de déchets d’agrumes, un biomatériau susceptible d’être obtenu à partir de ce procédé de préparation ainsi qu’un procédé de fabrication d’objets à partir de ce biomatériau.
Les produits à base de pétrole sont omniprésents dans notre quotidien. On peut notamment faire référence aux ustensiles de cuisine, aux pièces automobiles, au mobilier, aux jouets ou encore aux sacs en plastique. Or, le stock de pétrole disponible sur Terre est limité et
son exploitation représente une problémetique environnementale non négligeable.
De plus, il n’est actuellement pas possible de recycler efficacement les objets à base de matériau plastique ce qui accentue d’avantage la problémtique environnementale liée à l’exploitation du pétrole. Il existe donc un besoin de trouver des alternatives pour remplacer les matériaux à base de pétrole, en particulier pour la fabrication d’objets notamment d’objets du quotidien.
Une grande quantité d’agrumes est utilisée chaque année que ce soit par les industries agroalimentaires, les professionnels de la restauration, de la grande distribution ou encore les particuliers. Par exemple, la culture des oranges en France atteint les 5 000 tonnes par an et 6 millions de tonnes en Europe. Ainsi, l’orange est le troisième fruit le plus apprécié par les Français, avec une consommation d’au moins 25 kg d’agrumes par an et par personne.
La production de jus d’oranges se fait principalement par le biais de l’industrie agroalimentaire. Dans le processus d’extraction de jus, cinquante pourcents du fruit part au rebut. Par rapport à la production française, cela représente 12 000 tonnes de déchets et par rapport à l’échelle européenne, plus de 3 millions de tonnes de déchets. Ainsi, les déchets issus de la consomlation d’oranges et plus largement les déchets issus d’agrumes représentent une matière première économique mais également réutilisable.
Des solutions ont été proposées dans l’art antérieur pour recycler les déchets ménagers et/ou agroalimentaires tels que les déchets d’agrumes, notamment pour fabriquer des objets du quotidien. Cependant aucune de ces solutions ne permet de recycler efficacement les déchets d’agrumes de sorte à obtenir un biomatériau qui conserve la couleur des déchets d’agrumes et représentant une alternative au plastique et dont la préparation ne nécessite pas l’ajout d’additif chimique non biodégradable. Il n’existe également aucune solution dans l’art antérieur permettant de fabriquer un objet à partir d’un biomatériau préparé à partir de déchets d’agrumes et dans lequel la couleur des déchets d’agrumes utilisés est conservée.
La présente invention a pour objectif de proposer une solution permettant de limiter la consommation de pétrole pour la production d’objets notamment du quotidien, tout en permettant également de recycler les déchets d’agrumes produits chaque année en grande quantité dans le monde, et ne présentant pas les inconvénients des solutions de l’art antérieur.
A cet effet, la présente invention propose un procédé pour la préparation d’un biomatériau à partir de déchets d’agrumes, un biomatériau susceptible d’être obtenu à partir du procédé de préparation et un procédé de fabrication d’un objet à partir du biomatériau obtenu selon le procédé de préparation selon l’invention, et dans lequel la couleur des déchets d’agrumes utilisés est conservée.
Un premier objet de l’invention concerne un procédé de préparation d’un biomatériau à partir de déchets d’agrumes comprenant les étapes successives suivantes :
a) une étape de collecte d’une matière première composée de déchets d’agrumes
b) une étape de déshumidification de la matière première
c) une étape de séchage de la matière première jusqu’à l’obtention d’une matière sèche présentant un taux d’humidité résiduelle compris entre 5 et 10% en poids par rapport au poids total de la matière sèche
d) une étape de broyage de la matière sèche jusqu’à l’obtention d’un broyat de matière sèche dont les éléments le composant présentent une taille comprise entre 0.2 mm et 0.8 mm
e) une étape de mélange du broyat de matière sèche au sein d’une extrudeuse bi-vis co-rotative avec un matériau liant choisi parmi : les polymères biodégradables, les résines naturelles, les cires naturelles, les huiles naturelles, les acides gras naturels ou un mélange d’entre eux,
dans laquelle le broyat de matière sèche représente entre 15 et 40 % en poids par rapport au poids total du mélange et le matériau liant représente entre 60 et 85 % en poids par rapport au poids total du mélange
et dans laquelle le matériau liant est introduit au sein de l’extrudeuse par une première ouverture située en amont d’un fourreau horizontal de l’extrudeuse et le broyat de matière sèche est introduit au sein de l’extrudeuse par une deuxième ouverture située en aval dudit fourreau.
Un deuxième objet de l’invention concerne un biomatériau obtenu par le procédé selon le premier objet de l’invention, comprenant entre 15 et 40 % en poids de matière première issue de déchets d’agrumes par rapport au poids total du biomatériau et entre 60 et 85 % en poids de matériau liant par rapport au poids total du biomatériau.
Un troisième objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un objet à partir d’un biomatériau susceptible d’être obtenu par le procédé selon le premier objet de l’invention, dans lequel le biomatériau est fondu à une température comprise entre 120 et 190°, de préférence à une température comprise entre 130°C et 150°C puis mélangé avec une vis sans fin puis dirigé vers une filière acier puis soumis à une étape de moulage suivi d’une étape de refroidissement.
Description détaillée
La présente invention fournit avantageusement une solution permettant de limiter la consommation de pétrole pour la production d’objets notamment du quotidien, et permettant également de recycler les déchets d’agrumes produits chaque année en grande quantité dans le monde. En particulier, la présente invention propose un procédé pour la préparation d’un biomatériau à partir de déchets d’agrumes, un biomatériau susceptible d’être obtenu à partir du procédé de préparation et un procédé de fabrication d’un objet à partir du biomatériau obtenu selon le procédé de préparation selon l’invention, et dans lequel la couleur des déchets d’agrumes utilisés est conservée.
Ainsi, un premier objet de l’invention concerne un procédé de préparation d’un biomatériau à partir de déchets d’agrumes comprenant les étapes successives suivantes :
- une étape de collecte d’une matière première composée de déchets d’agrumes
- une étape de déshumidification de la matière première
- une étape de séchage de la matière première jusqu’à l’obtention d’une matière sèche présentant un taux d’humidité résiduelle compris entre 5 et 10% en poids par rapport au poids total de la matière sèche
- une étape de broyage de la matière sèche jusqu’à l’obtention d’un broyat de matière sèche dont les éléments le composant présentent une taille comprise entre 0.2 mm et 0.8 mm
- une étape de mélange du broyat de matière sèche au sein d’une extrudeuse bi-vis co-rotative avec un matériau liant choisi parmi : les polymères biodégradables, les résines naturelles, les cires naturelles, les huiles naturelles, les acides gras naturels ou un mélange d’entre eux,
dans laquelle le broyat de matière sèche représente entre 15 et 40 % en poids par rapport au poids total du mélange et le matériau liant représente entre 60 et 85 % en poids par rapport au poids total du mélange
et dans laquelle le matériau liant est introduit au sein de l’extrudeuse par une première ouverture située en amont d’un fourreau horizontal de l’extrudeuse et le broyat de matière sèche est introduit au sein de l’extrudeuse par une deuxième ouverture située en aval dudit fourreau.
Dans le cadre de l’invention, les déchets d’agrumes peuvent être issus de tous types d’agrumes, par exemple les oranges, les mandarines, les clémentines, les citrons, les pamplemousses, le cédrat, le combava etc ou un mélange d’entre eux. De préférence, les agrumes considérés dans la présente invention sont les oranges et les citrons, de préférence encore les oranges.
Par déchets d’agrumes on entend tous types de rebus liés à l’utilisation d’agrumes. En particulier dans le cadre de l’invention les déchets d’agrumes comprennent la peau d’agrumes et/ou les pépins et/ou la pulpe, de préférence la peau d’agrumes. La peau d’agrumes mise en œuvre dans le cadre de l’invention comprend indifféremment le mésocarpe et l’endocarpe de ladite peau.
De préférence, dans le cadre de l’invention les déchets d’agrumes sont issus d’oranges. Selon un mode de réalisation préféré, les déchets d’agrumes comprennent tout type de déchets d’oranges incluant la peau, la pulpe et les pépins. Selon un autre mode de réalisation préféré, les déchets d’agrumes comprennent la peau d’oranges, comprenant l’endocarpe et le mésocarpe de ladite peau.
Dans le procédé selon l’invention, l’étape de collecte des déchets d’agrumes peut par exemple être réalisée directement ou indirectement auprès d’industries agroalimentaires utilisant des agrumes, auprès de supermarchés ou grandes surfaces, auprès de restaurants, bars, snacks ou cantines, directement auprès de particuliers ou encore dans des points de collecte de déchets d’agrumes accessibles aux professionnels et/ou aux particuliers.
L’étape de déshumidification de la matière première dans le procédé selon l’invention, correspond à une étape d’essorage de la matière permettant de retirer le surplus d’eau. Cet essorage peut être réalisé avec une presse manuelle, une presse hydraulique, une presse pneumatique, de préférence l’essorage est réalisé avec une presse manuelle. Cette étape de déshumidifcation de la matière permet de retirer entre 70 et 90 %, de préférence entre 80 et 90% en poids d’eau par rapport au poids total de la matière première.
Selon un mode de réalisation particulier, dans le procédé selon le premier objet de l’invention l’étape de mélange est dépourvue d’ajout d’additif chimique. L’absence d’ajout d’additif chimique lors de l’étape de mélange permet avantageusement d’obtenir des granulés totalement biodégradables.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par « biodégradable » ce qui peut être décomposé par des organismes biologiques (bactéries, champignons, algues...) dans un environnement favorable (conditions de température, d'humidité, de lumière, d'oxygène, etc.). Dans le cadre de la présente invention on entend par « biomatériau », un matériau biodégradable.
Selon un aspect particulièrement préféré, l’étape de mélange du procédé selon le premier objet de l’invention est dépourvue d’ajout d’huile de soja époxydée acrylée.
Selon un autre mode de réalisation particulier, dans le procédé selon le premier objet de l’invention l’étape de mélange comprend l’ajout d’un composé émulsifiant d’origine végétale, de préférence choisi parmi le stéarate de magnésium, le polyéthylène glycol, le polypropylène glycol ou un mélange de ces derniers. Selon un aspect encore préféré, l’émulsifiant d’origine végétale est le stéarate de magnésium.
Selon ce mode de réalisation, l’émulsifiant d’origine végétale peut être ajouté en même temps que le broyat de matière sèche au niveau de la deuxième ouverture située en aval du fourreau de l’extrudeuse, ou à moitié en même temps que ledit broyat et à moitié en même temps que le matériau liant au niveau de la première ouverture du fourreau. Selon un aspect particulièrement préféré, l’émulsifiant d’origine végétale est entièrement ajouté en même temps que le broyat de matière sèche au niveau de la deuxième ouverture située en aval du fourreau de l’extrudeuse.
Selon ce mode de réalisation la quantité d’émulsifiant d’origine végétale ajouté est comprise entre 0,5 et 2 % en poids par rapport au poids total du mélange comprenant le broyat de matière sèche et le matériau liant. De façon avantageuse, cet émulsifiant permet de fluidifier le mélange et de le protéger des effets de la chaleur lors du mélange, permettant ainsi de diminuer la perte de couleur des déchets d’agrumes présents dans le broyat de matière sèche.
En particulier, le procédé selon le premier objet de l’invention comprend après l’étape de collecte, une étape d’humidification de la matière première avec un mélange d’eau et d’acide acétique ou d’eau et d’acide citrique présentant un taux d’acidité compris entre 8° et 14°, de préférence 10°.
Plus particulièrement, le mélange mis en oeuvre à l’étape d’humidification représente entre 5 et 10 % en poids par rapport au poids total de la matière.
Seloin un premier aspect préféré, le mélange comprend entre 75 et 90 % d’eau et entre 25% et 10% d’acide acétique par rapport au poids total du mélange.
Seloin un deuxième aspect préféré, le mélange comprend entre 50 et 70% d’eau et entre 30 et 50% d’acide citrique, de préférence encore 50 % d’eau et 50 % d’acide citrique, par rapport au poids total du mélange.
De préférence, le mélange mis en œuvre à l’étape d’humidification comprend entre 80% et 85% d’eau et entre 20% et 15% d’acide acétique par rapport au poids total du mélange, de préférence encore le mélange comprend 85% d’eau et 15% d’acide acétique par rapport au poids total du mélange.
Cette étape d’humidification avec le mélange d’eau et d’acide acétique ou d’eau et d’acide citrique permet avantageusement de conserver la couleur des déchets d’agrumes utilisés au sein des granulés obtenus par la procédé selon le premier objet de l’invention et permet également de conserver la couleur des déchets d’agrumes au sein des objets fabriqués à partir desdits granulés, en particulier avec le procédé selon le deuxième objet de l’invention.
Selon un aspect préféré de l’invention, la matière première est issue de déchets d’oranges, en particulier de peaux d’oranges et confère aux granulés obtenus par le procédé selon l’invention, une couleur orangée.
L’étape de séchage de la matière première mise en œuvre dans le procédé selon le premier objet de l’invention permet d’obtenir une matière première sèche présentant un taux d’humidité résiduelle compris entre 5 et 10%, de préférence 5% en poids par rapport au poids total de la matière première sèche. L’étape de séchage du procédé selon l’invention peut être réalisée avec un déshydrateur électrique ou un déshydrateur solaire. Cette étape de séchage permet de faciliter l’étape de broyage mais également de conserver la couleur des déchets d’agrumes.
Selon un premier mode de réalisation, l’étape de séchage du procédé selon le premier objet de l’invention est réalisée avec un déshydrateur électrique à une température comprise entre 30°C et 90°C pendant une durée comprise entre 8 à 15 heures, de préférence à une température comprise entre 40°C et 60°C pendant une durée comprise entre 5 à 12 heures.
Selon un deuxième mode de réalisation particulièrement préféré, l’étape de séchage du procédé selon le premier objet de l’invention est réalisée dans un déshydrateur solaire pendant une période comprise entre 12 et 24 heures, de préférence pendant 24h.
Cette étape de séchage à l’aide d’un déshydrateur solaire présente l’avantage de ne pas nécessiter de consommation d’énergie électrique. De plus, la mise en œuvre d’un déshydrateur solaire permet avantageusement un séchage progressif, homogène et doux de la matière première ce qui permet en particulier de conserver la couleur de la matière première.
L’étape de broyage de la matière sèche mise en œuvre dans le procédé selon le premier objet de l’invention peut être réalisée à l’aide de tout type de technique permettant l’obtention d’un broyat dont les éléments le composant présentent une taille comprise entre 0.2 mm et 0.8 mm. Par exemple, le broyage peut être réalisé avec un moulin à meules, un moulin à lames, un broyeur à marteaux, de préférence avec tamis intégrés. De préférence l’étape de broyage est réalisée avec un broyeur à marteaux, de préférence encore avec tamis intégrés
Le procédé de préparation d’un biomatériau selon le premier objet de l’invention peut comprendre une étape optionnelle de stockage sous vide du broyat au sein de contenants adaptés. Ce stockage sous vide permet avantageusement de conserver le broyat dans des conditions optimales notamment pour en conserver toutes les propriétés telles que la couleur. Ce stockage permet ainsi une mise en œuvre ultérieure des étapes suivantes du procédé de préparation d’un biomatériau selon l’invention.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré du procédé selon le premier objet de l’invention, le matériau liant est choisi parmi un ou plusieurs des composés suivants : la lignine, la cellulose, le polyesteramide, le polycaprolactone, l'acide polylactique, les copolyesters aliphatiques et/ou aromatiques, le polyhydroxybutyrate, le polyhydroxyvalérate, le polybutylène succinate, le polybutylène succinate, polybutylène adipate, le polyester carbonate, le polyéthylène d’origine naturelle, le polyéthylène succinate, le polybutylène adipate, polybutylène téréphathalate, l'alcool polyvinylique, l'acétate de cellullose. De préférence encore selon ce mode de réalisation, le matériau liant est choisi parmi le polybutylène succinate et l’acide polylactique ou un mélange des deux.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le matériau liant est le polybutylène succinate.
Selon un aspect préféré de l’étape de mélange, le broyat de matière sèche représente entre 15 et 40 % en poids par rapport au poids total du mélange et le matériau liant représente entre 60 et 85% en poids par rapport au poids total du mélange
L’extrudeuse bivis corotative mise en œuvre dans l’étape de mélange du broyat de matière sèche avec un matériau liant comprend un fourreau horizontal, une première ouverture située en amont dudit fourreau, une deuxième ouverture située en aval dudit fourreau et une ouverture de sortie située en extrémité finale du fourreau, après la deuxième ouverture.
Plus précisément, la deuxième ouverture du fourreau se situe en aval du fourreau proche de son extrémité. Selon un aspect préféré, la deuxième ouverture dudit fourreau est déplaçable le long du fourreau.
La première ouverture permet l’ajout du matériau liant dans le fourreau de l’extrudeuse, la deuxième ouverture permet l’ajout de la matière sèche au sein dudit fourreau et enfin l’ouverture de sortie permet de récupérer les granulés issus du mélange du matériau liant et de la matière sèche au sein du fourreau de l’extrudeuse.
Lors de l’étape de mélange du procédé selon le premier objet de l’invention, le matériau liant est soumis à une température comprise entre 120 et 150 °C avant l’ajout du broyat de matière sèche au sein du fourreau de l’extrudeuse via la deuxième ouverture. Plus particulièrement, lors de l’étape de mélange, le matériau liant est soumis à une température comprise entre 120 et 150 °C et à une vitesse de rotation comprise entre 100 et 300 tours/min, de préférence entre 120 et 200 tours/min au sein du fourreau de l’extrudeuse, avec un débit compris entre 2,4 kg/heure et 12,8 kg/heure, avant que le broyat de matière sèche soit ajouté au sein du fourreau de l’extrudeuse via la deuxième ouverture. En particulier, lorsque la matière sèche entre en contact avec le matériau liant au sein du fourreau de l’extrudeuse, ledit matériau liant se trouve à une température comprise entre 120 et 150 °C, de préférence 130°C.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le mélange du matériau liant et du broyat de matière sèche au sein du fourreau de l’extrudeuse est effectué à une température comprise entre 100 et 150°C, à une vitesse de rotation comprise entre 120 et 200 tours min et un débit de 4 kg/heure.
L’ajout du broyat de matière sèche en aval du fourreau de l’extrudeuse permet avantageusement de conserver la couleur des agrumes dans le mélange formé et in fine au sein des granulés de biomatériau obtenus par le procédé selon le premier objet de l’invention. La conservation de la couleur des déchets d’agrumes utilisés au sein des granulés de biomatériau permet avantageusement de fabriquer des objets à partir de ce biomatériau qui conserveront également la couleur des déchets d’agrumes utilisés. L’ajout du broyat de matière sèche en aval du fourreau de l’extrudeuse permet également de conserver la couleur de la matière première issue de déchets d’agrumes.
Selon un aspect préféré, le procédé selon le premier objet de l’invention comprend une dernière étape de récupération du biomatériau sous forme de granulés de taille comprise entre 3 et 8 mm, de préférence encore au niveau d’une ouverture de sortie de l’extrudeuse.
Selon un mode de réalisation, les granulés de biomatériau obtenus par le procédé selon le premier objet de l’invention sont récupérés puis conservés dans des contenants adaptés, de préférence sous vide, pour leur utilisation ultérieure dans un procédé de fabrication d’objets conformément au procédé selon le troisième objet de l’invention.
Selon un autre mode de réalisation, les granulés de biomatériau obtenus par le procédé selon le premier objet de l’invention sont récupérés via l’ouverture de sortie du fourreau puis transportés directement ou indirectement, jusque dans une filière ou un moule à empreintes pour leur utilisation dans un procédé de fabrication d’objets conformément au procédé selon le troisième objet de l’invention.
Un deuxième objet de l’invention concerne un biomatériau obtenu par le procédé selon le premier objet de l’invention, comprenant entre 15 et 40 % en poids de matière première issue de déchets d’agrumes par rapport au poids total du biomatériau et entre 60 et 85 % en poids de matériau liant par rapport au poids total du biomatériau.
De préférence, le biomatériau selon le deuxième objet de l’invention se présente sous forme de granulés dont la taille est comprise entre 3 mm et 5 mm.
La matière première issue de déchets d’agrumes et le matériau liant présents dans le biomatériau selon l’invention correspondent à ceux mis en œuvre dans le procédé de préparation dudit biomatériau et listés en référence au premier objet de l’invention.
De préférence, la matière première présente dans le biomatériau selon l’invention est issue de déchets d’oranges, en particulier de peaux d’oranges.
De préférence, le matériau liant présent dans le biomatériau selon l’invention est le polybutylène succinate.
En particulier la présente invention concerne un biomatériau dans lequel la matière première est issue de déchets d’oranges et le matériau liant est le polybutylène succinate.
Selon un aspect particulier de l’invention, le biomatériau selon l’invention comprend entre 15 et 40 % en poids de matière première issue de déchets d’oranges par rapport au poids total du biomatériau et entre 60 et 85 % en poids de polybutylène succinate par rapport au poids total du biomatériau.
En particulier, le biomatériau selon l’invention est dépourvu d’additif chimique non biodégradable.
Encore plus particulièrement, le biomatériau selon l’invention est dépourvu d’huile de soja époxydée acrylée.
De façon avantageuse, le biomatériau selon le deuxième objet de l’invention présente la même couleur ou une couleur similaire à celle des déchets d’agrumes utilisés pour sa fabrication. De préférence, le biomatériau présente une couleur orangée.
Le biomatériau selon le deuxième objet de l’invention est un matériau d’origine naturelle, recyclable et biodégradable.
Un troisième objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un objet à partir d’un biomatériau susceptible d’être obtenu par le procédé selon le premier objet de l’invention, dans lequel le biomatériau est fondu à une température comprise entre 120 et 190°, de préférence à une température comprise entre 130°C et 150°C puis mélangé avec une vis sans fin puis dirigé vers une filière acier puis soumis à une étape de moulage suivi d’une étape de refroidissement.
Par « biomatériau susceptible d’être obtenu par le procédé selon le premier objet de l’invention » on fait référence au biomatériau selon le deuxième objet de l’invention.
Le biomatériau peut être fondu au sein d’une presse à injection hydraulique ou électrique, ou au sein d’une extrudeuse. De préférence, le biomatériau est fondu au sein d’une presse à injection hydraylique ou électrique.
Le biomatériau mis en œuvre dans le cadre de ce procédé de fabrication se trouve sous forme de granulés de taille comprise entre 3 mm et 8 mm. Ces granulés peuvent être directement acheminés depuis l’extrudeuse bi vis corrotative dans laquelle l’étape de mélange du procédé selon le premier objet de l’invention est réalisée ou bien provenir de contenants, de préférence sous vide, dans lesquels les granulés produits par le procédé selon le premier objet de l’invention ont été conservés.
De préférence, l’étape de refroidissement est effectuée à 60°C par exemple par passage des granulés dans un bac d’eau.
Selon un mode de réalisation particulier du procédé selon le troisième objet de l’invention, la vis sans fin comprend plusieurs zones de chauffe dans lesquelles le biomatériau est soumis à une température comprise entre 120 et 190°C, de préférence de 130 à 150°C.
Dans le procédé selon le troisième objet de l’invention, il est possible de mettre en œuvre un biomatériau, obtenu à partir de différents procédés de préparation selon le premier objet de l’inention. Par exemple, le biomatériau mis en œuvre peut avoir été obtenu à partir de différents déchets d’agrumes, avec différents matériaux liants, avec différents ratios de broyat de matière sèche/matériau liant etc.
Enfin, l’invention concerne également un objet obtenu par un procédé de fabrication selon le troisième objet de l’invention.
Les objets fabriqués à partir du procédé selon le troisième objet de l’invention conservent avantageusement la couleur du biomatériau utilisé pour leur fabrication, de préférence la couleur orange. De façon avantageuse, lesdits objets présentent une bonne résistance mécanique, une bonne capacité d’absorption des chocs, une bonne résistance à l’eau et sont particulièrement légers.
Avantageusement encore, les objets fabriqués à partir du procédé selon le troisième objet de l’invention peuvent être recyclés.
A titre d’exemple, les objets fabriqués à partir du procédé selon le troisième objet de l’invention peuvent être par exemple des objets décoratifs, des articles de mobiliers tels que des assises, des chaises, tabouret.
Exemples
Exemple 1 :Effet de l’étape d’humidification avec un mélange eau et acide acétique ou eau et acide citrique
- Essai n°1 :
Les déchets d’agrumes sont directement disposés sur les plaques d’un déshydrateur électrique à une température située entre 45 et 70° pendant une durée de 7 à 10 heures.
La pulpe ainsi obtenue a un aspect foncé et n’a pas conservé la couleur des agrumes.
-Essai n°2 :
Les déchets d’agrumes sont directement disposés sur les plaques d’un déshydrateur électrique à une température située entre 40 et 50° pendant une durée de 7 à 10 heures.
La pulpe ainsi obtenue a un aspect foncé et n’a pas conservé la couleur des agrumes. La diminution de la température n’a pas eu d’impact sur la conservation de la couleur.
-Essai n°3 :
Les déchets d’agrumes sont placés dans une cuve additionnée entre 5 et 15% de la masse totale avec un mélange d’eau et d’acide acétique (ratio 86/14) ou bien avec de l’acide citrique (ratio 50/50). Les déchets sont soumis à une étape d’humidification dans ledit mélange entre 1 heure et 6 heures. Par la suite, les déchets sont directement disposés sur les plaques d’un déshydrateur électrique à une température située entre 45 et 70° pendant une durée de 7 à 10 heures.
L’humidification des déchets avec chacun des mélanges testés permet d’obtenir une pulpe d’agrumes présentant un aspect clair et a conservé la couleur des déchets d’agrumes.
Exemple 2 :Essais comparatifs d’un procédé de préparation d’un biomatériau
Dans cet exemple, la matière première issue de déchets d’agrumes soumis à une étape d’humidification avec un mélange eau et acide acétique ou bien eau et acide citrique, est séchée et broyée puis mélangée avec du polybutylène succinate comme matériau liant biodégradable et d’origine naturelle, au sein d’une extrudeuse bis vis co-rotative, pour produire des granulés qui seront ensuite utilisés pour la fabrication d’un objet. Plusieurs essais sont réalisés pour étudier l’effet de différents paramètres sur la couleur des granulés de biomatériau obtenu.
- Essai n°1 :
Le broyat de matière sèche est ajouté dans l’extrudeuse via une deuxième ouverture située en zone 2 du fourreau de l’extrudeuse, correspondant à une zone située à la fin du premier tiers du fourreau, à une température comprise entre 120 et 150°C.
Les granulés de biomatériau produits sont refroidis avec un passage en bac à eau puis récupérés manuellement.
Les granulés obtenus n’ont pas conservé la couleur des agrumes.
- Essai n°2 :
Le broyat de matière sèche est ajouté dans l’extrudeuse via une deuxième ouverture située en zone 4 du fourreau de l’extrudeuse, correspondant à une ouverture située en aval du fourreau, proche de l’extrémité avale dudit fourreau, à une température comprise entre 120 et 150°C.
Les granulés de biomatériau produits sont refroidis avec un passage en bac à eau puis récupérés manuellement.
Les granulés obtenus ont conservé la couleur des agrumes.
- Essai n°3
Le broyat de matière sèche et du stéarate de magnésium d’origine végétale sont ajoutés dans l’extrudeuse via une deuxième ouverture située en zone 4 du fourreau de l’extrudeuse, correspondant à une ouverture située en aval du fourreau, proche de l’extrémité avale dudit fourreau, à une température comprise entre 120 et 150°C.
Les granulés de biomatériau produits sont refroidis avec un passage en bac à eau puis récupérés manuellement.
Les granulés obtenus conservent d’avantage la couleur des agrumes en comparaison à l’essai n°2.
L’ajout du broyat de matière sèche au niveau d’une deuxième ouverture du fourreau de l’extrudeuse située en aval dudit fourreau proche de l’extrémité du fourreau permet avantageusement de conserver la couleur des déchets d’agrumes au sein des granulés de biomatériau obtenus. La présence de stéarate de magnésium d’origine naturelle comme émulsifiant permet avantageusement de conserver d’avantage la couleur des agrumes au sein des granulés de biomatériau obtenus.
Claims (10)
- Procédé de préparation d’un biomatériau à partir de déchets d’agrumes comprenant les étapes successives suivantes :
a) une étape de collecte d’une matière première composée de déchets d’agrumes
b) une étape de déshumidification de la matière première
c) une étape de séchage de la matière première jusqu’à l’obtention d’une matière sèche présentant un taux d’humidité résiduelle compris entre 5 et 10% en poids par rapport au poids total de la matière sèche
d) une étape de broyage de la matière sèche jusqu’à l’obtention d’un broyat de matière sèche dont les éléments le composant présentent une taille comprise entre 0.2 mm et 0.8 mm.
e) une étape de mélange du broyat de matière sèche au sein d’une extrudeuse bi-vis co-rotative avec un matériau liant choisi parmi : les polymères biodégradables, les résines naturelles, les cires naturelles, les huiles naturelles, les acides gras naturels ou un mélange d’entre eux,
dans laquelle le broyat de matière sèche représente entre 15 et 40 % en poids par rapport au poids total du mélange et le matériau liant représente entre 60 et 85 % en poids par rapport au poids total du mélange
et dans laquelle le matériau liant est introduit au sein de l’extrudeuse par une première ouverture située en amont d’un fourreau horizontal de l’extrudeuse et le broyat de matière sèche est introduit au sein de l’extrudeuse par une deuxième ouverture située en aval dudit fourreau. - Procédé selon la revendication 1 dans lequel l’étape de mélange est dépourvue d’un ajout d’additif chimique.
- Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2 comprenant après l’étape de collecte, une étape d’humidification de la matière première avec un mélange d’eau et d’acide acétique ou d’eau et d’acide citrique, présentant un taux d’acidité compris entre 8° et 14°.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’étape de séchage est réalisée dans un déshydrateur solaire pendant une période comprise entre 12 et 24 heures.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le matériau liant est choisi parmi un ou plusieurs des composés suivants : la lignine, la cellulose, le polyesteramide, le polycaprolactone, l'acide polylactique, les copolyesters aliphatiques et/ou aromatiques, le polyhydroxybutyrate, le polyhydroxyvalérate, le polybutylène succinate, le polybutylène succinate, polybutylène adipate, le polyester carbonate, le polyéthylène d’origine naturelle, le polyéthylène succinate, le polybutylène adipate, polybutylène téréphathalate, l'alcool polyvinylique, l'acétate de cellullose.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le matériau liant est soumis à une température comprise entre 120 et 150 °C avant l’ajout du broyat de matière sèche au sein du fourreau de l’extrudeuse via la deuxième ouverture.
- Biomatériau obtenu par le procédé selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant entre 15 et 40 % en poids de matière première issue de déchets d’agrumes par rapport au poids total du biomatériau et entre 60 et 85 % en poids de matériau liant par rapport au poids total du biomatériau.
- Biomatériau selon la revendication 6 dans lequel la matière première est issue de déchets d’oranges et le matériau liant est le polybutylène succinate.
- Biomatériau selon l’une des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce qu’il est dépourvu d’huile de soja époxydée acrylée.
- Procédé de fabrication d’un objet à partir d’un biomatériau susceptible d’être obtenu par le procédé selon l’une des revendications 1 à 6 dans lequel le biomatériau est fondu à une température comprise entre 120 et 190°, de préférence à une température comprise entre 130°C et 150°C puis mélangé avec une vis sans fin puis dirigé vers une filière acier puis soumis à une étape de moulage suivi d’une étape de refroidissement.
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| EP0692357A2 (fr) * | 1994-07-11 | 1996-01-17 | Nissei Kabushiki Kaisha | Procédé pour la fabrication d'objets biodégradables moulés |
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