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RÉSUMÉ
L’acide polylactique (PLA) est un polymère biodégradable synthétisé à partir de ressources renouvelables. Bien plus qu’un effet de mode, la production de PLA n’a cessé de croître depuis 2001, date de la première unité industrielle. Cet article compare cette évolution à celle des autres biopolymères et liste les propriétés et structures du PLA ayant permis l’implantation durable de ce matériau dans le marché actuel. Les procédés de synthèse ainsi que les particularités des procédés de transformation sont également détaillés. Finalement, les différentes options de fin de vie, telles que le compostage industriel, sont passées en revue.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Christian PENU : Ingénieur EEIGM (École européenne d’ingénieurs en génie des matériaux) - Docteur en procédés INPL (Institut national polytechnique de Lorraine) - Technical Service Manager Flexible Packaging, TotalEnergies, Feluy, Belgique
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Marion HELOU : Docteur en chimie et catalyse des polymères (Université de Rennes) - Co-fondatrice de Pack Eko, structure de conseil, veille et formation technique et réglementaire en emballage, Quimper, France
INTRODUCTION
L’acide polylactique (PLA) est un polymère 100 % biosourcé obtenu par transformation de l’acide lactique aujourd’hui produit à partir de la fermentation de sucres alimentaires issus de la production de maïs, de betterave, de tapioca ou encore de canne à sucre. Ce polymère est également biodégradable sous certaines conditions, notamment au sein d’un compost industriel.
Le PLA a connu son essor dans un contexte de raréfaction des ressources naturelles et d’une volonté d’optimisation du traitement des déchets. La dégradation du PLA génère à terme de l’acide lactique, qui est un produit naturel et assimilable par le corps humain, voire du dioxyde de carbone et de l’eau si assimilé par les micro-organismes. De ce fait, le PLA est utilisé principalement pour la fabrication d’emballage alimentaire et de la vaisselle jetable. En outre, cette utilisation est facilitée par la haute rigidité et l’aspect naturellement brillant et très transparent du PLA.
Le PLA présente cependant d’autres caractéristiques intéressantes permettant son utilisation dans de multiples champs d’applications. Ainsi, sa rigidité élevée permet une diminution d’épaisseur pour certains emballages et contribue à augmenter le module élastique des mélanges avec d’autres polymères. Le PLA est aussi très perméable à l’eau, ce qui est apprécié pour des applications telles que le textile sportif, diminuant ainsi l’effet moite dû à la sueur ou encore les films pour l’emballage des fruits et légumes frais.
La bonne stabilité dimensionnelle ainsi que le caractère « non toxique » du PLA en ont fait le principal matériau utilisé pour l’impression 3D par filament fondu. À noter que ces caractéristiques en font aussi un matériau de choix pour la fabrication d’implants ou prothèses biocompatibles et résorbables notamment sous la forme d’un copolymère avec l’acide glycolique permettant un contrôle de la vitesse de dégradation dans le corps humain.
Parmi les autres caractéristiques uniques du PLA, on peut citer une excellente réactivité chimique ou encore des propriétés bactériostatiques ainsi que piézoélectriques obtenues sous certaines conditions.
Ces propriétés intéressantes sont combinées à une faible vitesse de cristallisation associée à une température de transition vitreuse relativement basse (55-60 °C). Cela a pour effet de limiter l’usage du PLA pour certaines applications nécessitant de la résistance à la température. À noter cependant que des solutions existent telles que l’ajout d’additifs de nucléation ou la modification des procédés ou paramètres de transformation permettant la cristallisation du PLA.
Cet article permet d’avoir une vue d’ensemble du PLA, de sa synthèse, et de ses structures, à ses propriétés. Il décrit également les différents procédés de transformation permettant d’obtenir des produits finis dans des applications relativement variées. Une partie importante est également dédiée aux différentes options de fin de vie du PLA, ainsi qu’à sa place dans le marché des biopolymères dans le contexte actuel d’économies et d’optimisation des ressources naturelles.
Comme il est d’usage dans la profession, les compositions indiquées dans le texte sont, sauf précision contraire, massiques.
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- Version archivée 1 de juil. 2017 par Christian PENU, Marion HELOU
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5. Exemples d’application
Les applications de plastiques à base de PLA sont innombrables ; cette section se focalisera sur les applications les plus courantes pour le PLA hors mélange et non additivé.
5.1 Produits à usage alimentaire
Les PLA sont aujourd’hui principalement destinés aux usages alimentaires.
Emballages alimentaires : barquettes thermoformées moussées ou pas, films plastiques ainsi que bouteilles. On retrouve ces emballages en partie dans la grande distribution et en partie dans la restauration rapide, principalement pour des aliments à faible durée de conservation. En effet, la faible barrière à l’eau du PLA limite son utilisation en tant qu’emballage longue conservation. Le PLA peut être utilisé comme couche intermédiaire de produits multicouches ou encore dans un mélange avec d’autres polymères.
Exemple : le groupe Danone utilise aujourd’hui du PLA pour la production de pots de yaourt, notamment en France pour la marque Les 2 Vaches.
Gobelets : le PLA est utilisé pour la production de gobelets jetables. Ces derniers peuvent être collectés après usage, notamment dans le cadre d’événements (e.g. festivals) et compostés industriellement. La faible vitesse de cristallisation du PLA ne permet pas de produire des gobelets cristallins sur les lignes de thermoformage traditionnelles. Par conséquent, les gobelets en PLA ne peuvent servir qu’aux boissons froides dont la température ne dépasse pas 50 °C.
Couverts et vaisselle jetables : ces produits sont fabriqués principalement par injection notamment avec des moules chauds. Le PLA peut ainsi être cristallisé et donc être utilisé à des températures allant jusque 120 °C. Le PLA est principalement utilisé sous forme de mélange avec d’autres polymères ou avec des charges minérales (e.g. talc).
Étiquettes et films rétractables pour bouteilles.
Le PLA est défini « GRAS » (Generally Recognized As Safe), soit reconnu comme sûr, par la FDA. La plupart des grades commerciaux sont conformes à la régulation européenne 10/2011 sur l’alimentarité des produits plastiques.
Il est important de mentionner que, depuis quelques années, la Commission européenne a introduit des restrictions concernant les emballages en plastique à usage unique, d’une part dans la directive SUP (Single-Use Plastics) N° 2019/904 et également...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - New BOPLA films. - Bioplastics Magazine (2023).
-
(2) - E. B. &. N. Institute. - http://www.european-bioplastics.org (2016).
-
(3) - NATUREWORKS - Natureworks annonces Next Phase of Construction on NEW Fully Integrated Ingev. - PLA Biopolymer Manufacturing Facility in Thailand http://www.natureworkslic.com
-
(4) - FUTERRO - Futerro aims to set up a new fully integrated PLA biorefinery in Normandy. - France https://www.futerro-com/news-media/futerao-aims-set-new-fully-integrated-pla-biorefinery-normandy.france
-
(5) - * - https://www.bioplasticsmagazine.com/en/news/meldungen/20240220-PLA.php
-
(6) - USINE NOUVELLE - Clap de fin pour le projet de production de PLA à Grandpuits. - https://www.usinenouvelle.com/article/clap-de-fin-pour-la-production-de-pla-a-grandpuits.NZ141057
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Bioplastics magazine – Revue de référence dans le domaine des biopolymères
http://www.bioplasticsmagazine.com
HAUT DE PAGE
Conférence biannuelle organisée par Natureworks – Innovation takes root.
http://www.innovationtakesroot.com
Conférence biannuelle – PLA World Congress.
http://www.bioplasticsmagazine.com/en/events/4plaworldcongress
Conférence annuelle – Biopolymer conference
http://biopolymers.conferenceseries.com
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