OA20124A - Procédé de fabrication de sacs d'emballages biodégradables à partir de tiges et de troncs de bananiers. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne l'utilisation de tiges et de troncs de bananiers pour la fabrication de sacs d'emballage rigides, biodégradables selon un procédé qui prend trois formes : forme artisanale, formé semi-industrielle ou forme industrielle. Ces trois formes du procédé de transformation se résument comme suit : Pour la forme artisanale du procédé, les fibres végétales extraites des tiges et troncs de bananiers sont, raffinées, lavées, séchées et découpées manuellement en petits morceaux. Après ébullition dans une solution alcaline et broyage, la pâte obtenue, après amidonnage, malaxage, filtration, étalage et séchage, donne du papier rugueux qui est lissé pour confectionner les sacs d'emballage biodégradables. La forme semi-industrielle du procédé suit les mêmes étapes que la forme précédente, mais avec une cadence plus rapide traitant assez de fibres en impliquant l'utilisation d'une pile hollandaise pour le mixage, des tamis fins et une presse hydraulique pour éliminer l'eau des feuilles textiles et une presse pour les lisser avant d'obtenir une étoffe servant à confectionner des sacs d'emballage biodégradables. La forme industrielle du procédé plus mécanisée, suit quasiment les mêmes voies que les deux formes précédentes avec une cadence encore plus rapide qui accroît plus la productivité. Cette forme utilise des machines telles que des raffineurs, des lessiveuses, un triturateur, une toile, une presse, un sécheur et enfin, des calandres pour l'affinage des feuilles textiles obtenues qui servent à confectionner des sacs d'emballage biodégradables.

Description

Procédé de fabrication de sacs d’emballages biodégradables à partir de tiges et de troncs de bananiers

L’invention concerne un procédé de fabrication de sacs d’emballages biodégradables à partir de la transformation de tiges et de troncs de bananiers. Ces sacs d’emballages biodégradables peuvent notamment être utilisés pour le transport de produits alimentaires et le shopping dans les aires de distribution.

L’invention se rapporte à des sacs d’emballage écologique c’est à dire biodégradables et respectueux des mesures de protection de l'environnement.

Un emballage est un objet destiné à contenir et à protéger des marchandises, à permettre leur manutention et leur acheminement du producteur au consommateur ou à I utilisateur, et à assurer leur présentation. L'emballage est connu pour assurer trois fonctions traditionnelles . protéger, transporter et informer. Même si aujourd'hui on lui attribue d’autres fonctions telles que le marketing, la principale est de protéger le produit contre les agressions externes auxquelles il sera sensible selon sa nature, afin d'assurer la conservation de ce produit en parfait état. En effet, les dangers qui guettent un produit sont de plusieurs ordres :

- dangers physiques (les chocs, la chaleur, le froid, les rayons solaires, les poussières, etc. ;

- dangers chimiques : l'humidité, la corrosion, les projections de détergent, de carburant ou de tout polluant ;

- dangers microbiologiques : levures, moisissures, germes pathogènes pour des aliments, etc.

Le secteur de l'emballage est un secteur très réactif, attentif à la diversité de ses utilisateurs : agroalimentaire, parfumerie, droguerie ou pharmacie dont les attentes sont variées et évolutives. L'intégration de nouvelles techniques-lui permet d'accompagner, voire de devancer certaines évolutions de consommation comme de distribution des marchandises.

Les emballages représentent 50 % en volume et 30 % en poids des déchets ménagers. Même si le poids des déchets d'emballages reste stable, le nombre d'unités d'emballages augmente globalement. Un recyclage important des emballages est possible avec le tri sélectif, surtout si ces emballages ont fait l'objet d'une écoconception.

Selon la typologie, on distingue l’emballage de vente ou emballage primaire, l'emballage groupé ou emballage secondaire et l’emballage de transport ou emballage tertiaire. L'emballage est aussi dit ménager ou non-ménager, recyclable ou non-recyclable, consigné ou non consigné.

La part de consommation des emballages dans le domaine alimentaire est approximativement de 50% de tous les emballages produits et utilisés. En valeur elle peut dépasser 1% du PNB, ce qui montre sans équivoque l’importance de l'emballage sur le plan technique et économique.

Sur le plan de l’environnement, les emballages alimentaires ont des effets néfastes. Par exemple, les emballages plastiques, lorsqu’ils sont mal gérés et mal recyclés, finissent généralement dans la nature où ils induisent de gros dégâts notamment sur les animaux.

Il existe cinq matériaux d’emballage de base : le papier, le plastique, le verre, le métal et le bois (palettes). Une sixième catégorie comprend les composites : lorsque l’emballage est fabriqué à partir d’un mélange de plusieurs matériaux. Exemple : les cartons à lait en papier et plastique (enduit multicouche) ou les emballages aseptiques (les cartons de jus de fruits fabriqués à base de papier, plastique et aluminium). Les emballages à base de papier, par exemple, comprennent les catégories principales d’emballages (carton-caisse, carton-boîte et papier kraft).

Partout dans le monde, l'emballage est le premier débouché des matières plastiques. Le plastique est au premier rang de l'emballage en France, avec 34 % du marché, devant le papier carton. Il est aussi le premier matériau d'emballage en nombre d'UVC conditionnées. L'agroalimentaire absorbe 65 % des emballages plastiques (réciproquement, 50 % des aliments sont emballés dans du plastique). Viennent ensuite les produits d'entretien 13%; hygiène, santé, beauté 12%; l'industrie et le transport 10%. En plus d’être non biodégradables, la fabrication des emballages plastiques utilise également énormément d’eau, d’énergie et d’autres produits chimiques. Par exemple, une étude récente montrait qu il fallait 3 litres d eau pour fabriquer une bouteille d’eau d’un litre.

La majorité des sacs d'emballages biodégradables qui sont utilisés de nos jours sont confectionnés à partir du papier kraft. Le papier kraft est un produit simple omniprésent autour de nous. Issu de la fibre de bois, il peut être un matériau écologique par excellence si et seulement si les impacts de la fabrication sont bien gérés tout le long du processus, de la forêt à l’obtention de l’emballage. Cela est un défi de taille pour un marché mondialisé. En effet à ce jour, 80% des forêts primaires ont disparu de la terre sous les coups de l’activité humaine et l'industrie papetière y a sa part de responsabilité.

Pour y remédier, des tentatives vont désormais dans le sens de l’utilisation de déchets de matière végétale pour la confection d’emballages afin de lutter doublement contre la pollution environnementale. C’est dans ce cadre que le brevet ivoirien ΝΊ201200113 du 29/02/2012 de Kouamé Yves N’Da décrit un procédé de fabrication de fibres textiles végétales à partir des tiges de régimes de bananes pour produire des mèches et des rubans de textile biodégradables. Dans ce procédé tel que décrit, la tige du régime de banane est débarrassée de sa peau. Elle est ensuite introduite dans une machine batteuse qui la réduit en fibres. On fait séjourner les fibres obtenues dans de l’eau pour les rendre plus souples. Ensuite, on fait battre plusieurs fois les fibres obtenues précédemment. Après amidonnage et séchage, les fibres sont battues à nouveau par les batteurs traditionnels avant de les faire coudre par tranche pour obtenir un ruban d’étoffe biodégradable. Mais ce procédé encore rudimentaire reste très limité à la production de fibres textiles.

La présente invention a pour but de mettre à la disposition des secteurs d activités utilisant les emballages de tout ordre ; primaire, secondaire ou tertiaire, des emballages biodégradables sous forme de feuilles textiles, fabriqués à partir de matériaux naturels constitués de déchets agricoles biodégradables et disponibles, contribuant ainsi à la protection de l’environnement et des forêts.

Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à l’utilisation de déchets agricoles biodégradables constitués de tiges et de troncs de bananiers pour la fabrication de sacs d’emballage biodégradables et rigides par un procédé qui prend des formes différentes selon qu’il est artisanal, semi-industriel ou industriel. Le procédé de transformation des tiges et troncs de bananiers en sacs d’emballage biodégradables se résument comme suit :

Pour sa forme artisanale, les fibres végétales extraites des tiges et des troncs de bananiers sont raffinées pour obtenir des filasses qui sont lavées, séchées et découpées en petits morceaux. Pour être ramollies, les fibres sont ensuite portées à ébullition dans une solution de carbonate de sodium alimentaire et de vinaigre blanc ou dans une solution d’hydroxyde de sodium pendant deux à trois heures ou encore dans une solution de cendres pendant huit heures. Après refroidissement, les fibres sont débarrassées de toutes impuretés et broyées en présence d’eau pour donner une pâte qui peut être au besoin colorée, amidonnée ou additionnée de vieux papier. La pâte est ensuite additionnée d’eau, malaxée, filtrée et le gâteau obtenu, étalée sur une planche donne après séchage au soleil, du papier rugueux qui est lissé pour confectionner les sacs d'emballage biodégradable.

Pour sa forme semi-industrielle, les fibres végétales extraites des tiges et troncs de bananiers sont mixées en présence d’eau à l’aide d’une pile hollandaise et la pâte obtenue est additionnée de colle. Puis tamisée manuellement à l’aide de tamis fins pour éliminer l’eau. Il se forme ainsi une feuille textile à la surface du tamis, qui est décollée par couchage : le tamis supportant la feuille est retourné sur un feutre en laine qui la décroche du tamis. On obtient de proche en proche un empilement de feuilles textiles gorgées d’eau, intercalées entre les feutres. Les feuilles textiles sont pressées à l’aide d’une presse hydraulique pour éliminer l’eau et enfin séchées dans un séchoir. Après séchage, les feuilles textiles gondolées et rétractées sont lissées sous presse un ou plusieurs jours et enfin prêtent pour confectionner des sacs d’emballage biodégradables.

Pour sa forme industrielle, les fibres de tiges et de troncs de bananiers extraites subissent un déchiquetage dans des raffineurs qui consiste en un défibrage, en présence de vapeur pour donner une pâte appelée « pâte thermomécanique ». Les fibres sont ensuite cuites à haute pression dans des lessiveuses en présence de solution de sel, de bicarbonate de sodium alimentaire et de vinaigre blanc ou de la solution d’hydroxyde de sodium ou encore de cendre. Cette opération aboutit à la libération de longues fibres végétales de bananiers. Ces fibres sont broyées par un triturateur et le broyât est mélangé à l’eau pour donner une pâte très humide (97% d’eau). La pâte, pour être déshydratée est projetée sur une toile en mouvement qui laisse passer l’eau et forme une feuille textile. La feuille textile est davantage déshydratée par pressage puis séchée sur cylindre ou à l’infrarouge, ou encore sur coussins d’air ou aux microondes. La feuille textile obtenue est affinée et lissée à l’aide de calandres avant de servir à confectionner des sacs d’emballage.

Les sacs d'emballage conformes à l’invention présentent de nombreux avantages. Ils sont biodégradables et permettent d’emballer et de transporter aussi bien des produits alimentaires que des produits non alimentaires. Ils sont fabriqués à partir de la biomasse générée par la culture de la banane qui encombre et indisposent le paysan après récolte. L’invention valorise la biomasse de banane et accroît de façon substantielle les revenus du planteur de banane. Elle participe à la lutte contre la déforestation puisque le bananier est une plante vivace qui est capable de repousser en moins d’un an et au respect de l’environnement. Les sacs sont rigides et se déchirent difficilement.

Les caractéristiques apparaîtront clairement dans la description des trois formes du procédé de fabrication des sacs d’emballage.

- Forme artisanale du procédé

1. Enlever la couche externe ou écorce du tronc et/ou de la tige du bananier pour extraire les fibres végétales ;

2. Raffiner les fibres de banane pour obtenir des filasses pour ensuite les laver, les sécher et les découper en petit morceaux ;

3. Porter à ébullition les fibres dans une solution constituée de gros sel, de bicarbonate de sodium alimentaire et de vinaigre blanc ou dans une solution d’hydroxyde de sodium (NaOH) pendant 2 à 3 heures ou dans une solution de cendres pendant 8 heures en vue de ramollir les fibres. Ensuite laisser refroidir pendant 1h et rincez soigneusement les fibres pour en éliminer la lignine et toute trace de produit chimique ;

4. Les fibres sont mélangées avec de l’eau avant de les introduire dans un broyeur ou machine de dépulpage qui bat et écrase la solution en pulpe pour donner un mélange ayant l’apparence d'une boue. Normalement, on ajoute de l’amidon pour créer un papier résistant à l'eau. On peut ajouter du vieux papier ou papier recyclable (facultatif) et également colorer le papier avec des pigments naturels comme le calcaire et le kaolin ;

5. Mélanger avec de l’eau la boue de pâte à papier que l’on obtient dans un bocal, utiliser vos mains pour déranger la pâte et ensuite Verser le contenu du bocal dans un tamis au format rectangulaire ou une toile. Laissez l’eau s’écouler complètement du tamis. Renverser le contenu sur une planche ;

6. Laisser sécher au soleil, le matériel séché donne alors du papier rugueux qu’on fait passer dans une machine de lissage pour avoir des surfaces lisses.

7. Confectionner les sacs d’emballages biodégradables avec le papier végétal obtenu.

- Forme semi-Industrielle du procédé

1. Mixer les fibres végétales dans une pile hollandaise en présence d’eau pour obtenir en quelques dizaines de minutes la pâte à papier. Ajouter alors une très faible quantité de colle dans le mélange pour éviter l’effet buvard ;

2. Renverser la pâte à papier dans une cuve. Et utiliser un tamis constitué de fils très fins et cousus sur des baguettes en bois pour puiser de la pâte à papier végétale et agiter en un mouvement de va-et-vient pour laisser l’eau s'écouler ;

3. Décoller la feuille textile formée à la surface du tamis par couchage de la feuille : le tamis supportant la feuille est retourné sur un feutre en laine qui va alors décrocher la feuille du tamis. Après plusieurs opérations, les feuilles intercalées entre les feutres s'empilent jusqu’à constituer une pile de feuilles, encore gorgées d’eau ;

4. Presser la pile de feuilles textiles afin d’éliminer le plus d’eau possible avec une presse hydraulique moderne, permettant à une seule personne de pouvoir atteindre une pression de 30 tonnes. L’eau évacuée est ensuite récupérée dans un seau à l'arrière de la presse ;

5. Sécher les feuilles sur leur feutre maintenu par des cintres sur une corde. Ce procédé permet d’éviter de marquer le papier ;

6. Lisser les feuilles rétractées et gondolées sorties du séchoir en les mettant sous presse pendant un ou plusieurs jours.

7. Confectionner les sacs d’emballage biodégradables avec les feuilles textiles obtenues.

- Forme industrielle du procédé

1. Extraire les fibres des tiges et de troncs de bananiers et appliquer le procédé habituel de fabrication du papier kraft ;

2. Déchiqueter les fibres du bananier dans des raffineurs. Très souvent, ce défibrage s'effectue en présence de vapeur et le produit obtenu est appelé « pâte thermomécanique » ;

3. Cuire les fibres déchiquetées à haute pression dans des lessiveuses en présence de solution de gros sel de bicarbonate de sodium alimentaire et de vinaigre blanc ou de la solution d’hydroxyde de sodium ou encore de cendre ;

4. Broyer à l’aide de triturateurs les longues fibres de troncs et de tiges de bananiers obtenus sans les briser puis les mélanger à l’eau ;

5. Projeter sur une toile en mouvement la pâte obtenue qui contient généralement plus de 97 % d’eau. L’action filtrante de cette dernière, combinée à celle d’un système de succion, permet d’extraire la majeure partie de l’eau contenue dans la pâte et de former une feuille textile ;

6. Presser la pâte entre des rouleaux afin qu’une quantité supplémentaire d’eau en soit retirée. La toile passe ensuite au séchage où, au contact d’immenses cylindres généralement chauffés à la vapeur, une grande partie de l’eau résiduelle est évaporée. On peut aussi utiliser le séchage à l’infrarouge, le séchage sur coussins d’air ou le séchage aux micro-ondes ;

7. Selon la finition désirée, d’autres additifs peuvent être ajoutés pour améliorer les îo propriétés de la feuille (qualité d’impression, etc.). La surface de la feuille est lissée et comprimée à l’aide de rouleaux chauffés appelés « calandres » ,

8. Confectionner les sacs d’emballage biodégradables avec les feuilles textiles obtenues.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   1- Procédé de fabrication de sac d’emballage pour produits divers, caractérisé en ce que ledit sac est biodégradable, rigide et fabriqué à partir de feuilles textiles obtenues à partir des troncs et tiges de bananiers.
2. 2- Sac d’emballage biodégradable pour produits divers selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa fabrication par procédé artisanal comporte les étapes suivante :

   * extraire les fibres végétales des tiges et des troncs de bananiers, les raffiner et former des filasses qui sont lavées, séchées et découpées en petits morceaux, * porter les morceaux de fibres à ébullition dans une solution de carbonate de sodium alimentaire et de vinaigre blanc ou dans une solution d hydroxyde de sodium pendant deux à trois heures ou encore dans une solution de cendres pendant huit heures, * broyer les fibres en présence d’eau pour donner une pâte dont le façonnage conduit aux feuilles textiles qui seront utilisées pour confectionner des sacs d’emballage biodégradable.
3. 3- Sac d’emballage biodégradable pour produits divers selon les revendication 1 et 2, caractérisé en ce que la pâte obtenue par broyage des fibres de bananier est, au besoin colorée, amidonnée ou additionnée de vieux papier, ensuite additionnée encore d’eau, puis malaxée et filtré pour obtenir un gâteau qui, étalée sur une planche donne après séchage au soleil, du papier rugueux qui est lissé pour confectionner les sacs d’emballage biodégradables.
4. 4- Sac d’emballage biodégradable selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa fabrication par procédé semi-industriel comporte les étapes suivantes :

   * extraire les fibres végétales des tiges et troncs de bananiers et les mixer en présence d’eau à l’aide d’une pile hollandaise pour obtenir une pâte, * additionner de colle la pâte obtenue, * tamiser manuellement l’ensemble à l’aide de tamis fins pour éliminer l’eau et former la feuille textile qui sera utilisée pour fabriquer des sacs d’emballage biodégradable.
5. 5- Sac d’emballage biodégradable pour produits divers selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que le tamisage de la pâte forme une feuille textile à la surface du tamis, qui est décollée par couchage ; le tamis supportant la feuille est retourné sur un feutre en laine qui décroche la feuille textile formée du tamis.
6. 6- Sac d’emballage biodégradable selon les revendications 1,4 et 5, caractérisé en ce que l’opération de tamisage entraîne à un empilement de feuilles textiles gorgées d’eau, qui sont pressées à l’aide d’une presse hydraulique pour éliminer l'eau et enfin séchées dans un séchoir pour former des feuilles textiles gondolées et rétractées que l’on lisse sous presse un ou plusieurs jours avant de les utiliser pour la confection des sacs d’emballage biodégradables.
7. 7- Sacs d'emballages biodégradables pour produits divers selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa fabrication par procédé industriel comporte les étapes suivantes :

   * déchiqueter les fibres de tiges et de troncs de bananiers extraites dans des raffineurs par défibrage, en présence de vapeur pour obtenir une pâte fibreuse appelée « pâte thermomécanique » * broyer en la pâte textile et la façonner en feuilles textiles pour la confection des sacs d’emballage biodégradable.
8. 8- Sac d’emballage biodégradable pour produits divers selon les revendications 1 et 7, caractérisé en ce que la « pâte thermomécanique » est cuite à haute pression dans des lessiveuses en présence de solution de sel de bicarbonate de sodium alimentaire et de vinaigre blanc ou de solution d'hydroxyde de sodium ou encore de cendre pour libérer de longues fibres végétales de bananiers qui sont par la suite broyées par un triturateur.
9. 9- Sac d’emballage biodégradable pour produits divers selon les revendications 1, 7 et 8, caractérisé en ce que le broyât de fibres est mélangé à l’eau pour donner une pâte très humide (97% d'eau) qui est déshydratée par projection sur une toile en mouvement et forme après, une feuille textile, davantage déshydratée par pressage, qui est séchée sur cylindre ou à l’infrarouge, ou encore sur coussins d’air ou aux micro-ondes, avant d’être affinée et lissée à l’aide de calandres.