Que sont les matériaux écologiques d’origine biologique et pourquoi sont-ils importants ?

Matériaux écologiques d'origine biologique sont des matériaux fabriqués entièrement ou partiellement à partir de biomasse renouvelable, comme l'amidon, la cellulose, les huiles végétales ou les résidus agricoles, au lieu du pétrole et du gaz fossiles, et les matériaux compostables à base d'amidon sont le sous-groupe qui combine un squelette dérivé de l'amidon avec des polymères biodégradables afin que le produit fini puisse se décomposer dans une installation de compostage. Ils sont importants car ils réduisent la dépendance aux matières premières fossiles, peuvent réduire l’empreinte carbone des emballages et des produits jetables et offrent aux marques une option de fin de vie certifiée pour les articles difficiles à recycler, tels que les sacs, doublures et articles de restauration contaminés par des aliments.

Trois idées méritent d’être retenues dès le départ. Premièrement, les propriétés biosourcées, biodégradables et compostables sont trois propriétés distinctes, et un matériau peut en avoir une sans les autres. Deuxièmement, le bénéfice environnemental dépend de la matière première, du processus et de ce qui se passe en fin de vie, et non de la seule étiquette. Troisièmement, les résines à base d'amidon sont de véritables matériaux d'ingénierie avec leurs propres règles de traitement, et elles fonctionnent mieux lorsqu'elles sont adaptées à la bonne application. Les sections ci-dessous expliquent les termes, les choix de matières premières, comment les composés d'amidon sont fabriqués, comment ils se comparent aux plastiques conventionnels, où ils sont utilisés, comment les traiter et les certifier, et comment les décrire sans exagération.

Biosourcé, biodégradable et compostable : trois propriétés différentes

Les acheteurs utilisent souvent ces mots comme s’ils signifiaient la même chose. Ce n’est pas le cas, et les mélanger conduit à de fausses spécifications et à de fausses affirmations.

La leçon pratique est que le contenu biologique vous indique d’où vient le carbone, tandis que la compostabilité vous indique ce qui se passe lorsque le produit est jeté. Un sac compostable à base d’amidon peut être les deux. Un sac en polyéthylène d'origine biologique est d'origine biologique mais n'est pas compostable, et un film compostable entièrement d'origine fossile est compostable mais non d'origine biologique. Précisez chaque propriété séparément et demandez le rapport de test qui le prouve.

D’où viennent les matières premières : trois générations de matières premières

Toutes les matières premières d’origine biologique n’ont pas le même poids environnemental. Un moyen utile de les comparer est par génération, qui décrit la manière dont la matière première entre en concurrence directe avec la nourriture et la terre.

La plupart Matériaux compostables à base d'amidon vendus aujourd'hui utilisent des matières premières de première génération, principalement du maïs et du manioc, car l'amidon provenant de ces cultures est abondant, constant et peu coûteux. C’est un sujet de préoccupation légitime, et il vaut la peine de garder l’échelle en perspective. La production mondiale de bioplastiques est d’environ 2 millions de tonnes par an, contre environ 400 millions de tonnes pour l’ensemble du plastique. Les bioplastiques représentent donc bien moins de 1 % du total et utilisent bien moins de 0,1 % des terres agricoles mondiales. Pourtant, à mesure que les volumes augmentent, l’approvisionnement en amidon provenant de résidus de transformation et d’exploitations agricoles durables certifiées devient plus important. Demandez à votre fournisseur d'où vient l'amidon et si la source est certifiée ou traçable.

Les transports comptent également. Le déplacement de matières agricoles volumineuses sur de longues distances augmente les émissions, de sorte qu'une chaîne d'approvisionnement qui utilise des matières premières régionales peut avoir une empreinte moindre qu'une chaîne qui expédie de l'amidon à travers les continents. Incluez toute la chaîne lorsque vous jugez un matériau, du champ à la porte de l'usine.

Comment sont fabriqués les matériaux compostables à base d'amidon

L'amidon brut est une poudre blanche composée de petits granules. Il ne peut pas être fondu et moulé comme un plastique classique, car il se décompose avant de couler. L’étape clé pour fabriquer une résine utilisable consiste à transformer l’amidon en amidon thermoplastique, souvent appelé TPS, puis à le mélanger avec d’autres polymères biodégradables.

1. Plastifier l'amidon : l'amidon est mélangé avec un plastifiant tel que le glycérol ou le sorbitol et une petite quantité d'eau, puis chauffé et cisaillé dans une extrudeuse. Les granulés gonflent et se décomposent en une phase continue pouvant être traitée par fusion.
2. Mélange avec des polymères biodégradables : Le TPS seul est sensible à l'humidité et peut être cassant, c'est pourquoi il est associé à des polyesters biodégradables tels que le PBAT, le PLA, le PBS ou le PCL. Le polyester forme une matrice solide et résistante à l’eau, et l’amidon agit comme une charge et un modificateur renouvelable et peu coûteux.
3. Ajout de compatibilisants et d'additifs : de petites quantités de compatibilisants aident les phases d'amidon et de polyester à se lier, et les agents de glissement, d'antiblocage et d'adjuvants de traitement améliorent la manipulation et le moulage du film.
4. Pelletisation et séchage : la masse fondue est découpée en granulés, séchée jusqu'à un faible niveau d'humidité et emballée dans des sacs barrière contre l'humidité.

La teneur en amidon des composés commerciaux varie selon l'application. À titre indicatif, cela peut aller d'environ 20 pour cent à 70 pour cent en poids. Une teneur plus élevée en amidon réduit les coûts et augmente la part d'amidon biologique, mais elle tend également à réduire la résistance à l'eau et l'allongement, de sorte que les qualités de film contiennent généralement moins d'amidon que les qualités rigides moulées par injection.

Comment les matériaux compostables à base d'amidon se comparent aux plastiques conventionnels

Les composés d'amidon peuvent remplacer le polyéthylène dans de nombreuses applications de films et de moulages, mais ils ne lui sont pas identiques. Connaître les différences vous permet de définir des attentes réalistes et de concevoir en fonction de celles-ci.

Pourquoi le coût par kilogramme est trompeur

Étant donné que les composés d’amidon sont plus denses que le polyéthylène, un kilogramme de matériau produit moins de film pour la même épaisseur. Un kilogramme de polyéthylène à 0,92 g par centimètre cube, soufflé dans un film de 20 micromètres, fait environ 54 mètres carrés. Un kilogramme d'un composé à 1,3 g par centimètre cube fait environ 38,5 mètres carrés, soit environ 29 % de moins.

Le prix au kilogramme sous-estime donc l’écart réel. À titre d’illustration, supposons que le polyéthylène coûte 1,3 USD par kilogramme et qu’un composé d’amidon coûte 3,0 USD par kilogramme. Le film de polyéthylène coûte environ 0,024 USD par mètre carré et le film d'amidon coûte environ 0,078 USD, soit environ 3,3 fois plus. Ces prix sont des exemples et non des cotations du marché, mais la méthode est générale. Comparez toujours le coût par mètre carré ou par article fini et recherchez des moyens de récupérer de la valeur, par exemple en dégradant ou en vendant sur la base de la conformité réglementaire et de l'image de marque.

Où sont utilisés les matériaux compostables à base d'amidon

• Sacs à provisions et sacs à produits : des sacs de transport certifiés compostables et des sacs de produits minces, qui peuvent être réutilisés pour la collecte des déchets alimentaires là où la collecte des matières organiques existe.
• Sacs poubelles et sacs poubelles à compost : des sacs qui vont dans le flux des déchets organiques avec leur contenu, rendant la collecte des déchets alimentaires plus propre et plus facile.
• Film de paillage agricole : film qui est enfoui dans le sol après la culture, où la biodégradation dans le sol est validée, économisant ainsi la main d'œuvre de retrait.
• Articles de restauration : couverts, assiettes, couvercles et récipients à partir de composés d'amidon moulés par injection ou thermoformés, lorsqu'une collecte compostable est disponible.
• Emballages et courriers flexibles : sacs de courrier, emballages de boulangerie et de collations, et emballages alimentaires, généralement avec des structures mélangées ou enduites.
• Emballage de protection : remplissage en vrac et mousse moulée à base d'amidon, comme alternative au polystyrène expansé.
• Autres articles jetables : pailles, agitateurs, gants et produits promotionnels ou événementiels, selon les qualités.

Les meilleurs ajustements partagent une fonctionnalité. Le produit est difficile à nettoyer ou contaminé par des aliments, il est utilisé une seule fois et il existe une voie réaliste vers le compostage. Dans ces cas-là, la compostabilité résout un véritable problème de déchets et permet aux emballages de voyager avec les restes alimentaires dans un système de transformation capable de les utiliser.

Avantages environnementaux et leurs limites

Ce que les matériaux écologiques d'origine biologique peuvent offrir

• Moins de carbone fossile : le remplacement d’une partie du contenu pétrolier par du carbone végétal réduit l’utilisation des ressources fossiles.
• Réduction potentielle des émissions de gaz à effet de serre : les études sur le cycle de vie montrent souvent des émissions plus faibles pour les matériaux à base d'amidon que pour les plastiques fossiles, car les plantes absorbent du dioxyde de carbone pendant leur croissance. Les résultats varient selon les pratiques agricoles et les sources d’énergie.
• Détournement des déchets : les produits certifiés compostables peuvent être collectés avec les déchets alimentaires, ce qui permet de détourner les matières organiques des décharges et de les transformer en compost.
• Persistance réduite : dans des conditions correctement gérées, le matériau ne reste pas un fragment à longue durée de vie.

Ce qu'ils ne garantissent pas

• Pas automatiquement mieux : si la culture est cultivée avec des intrants intensifs ou expédiée loin, l’empreinte peut se rapprocher de celle d’un plastique fossile. Regardez tout le cycle de vie.
• Pas de permis de jeter des déchets : Les plastiques compostables ont besoin de conditions appropriées pour se décomposer et ils peuvent persister longtemps dans l’eau froide ou dans la litière sèche.
• Ne convient pas à toutes les utilisations : les articles qui nécessitent une longue durée de conservation, une chaleur élevée ou de solides barrières peuvent être mieux servis par des matériaux recyclables.
• Pas toujours accepté : de nombreuses installations de compostage et programmes de collecte de produits biologiques n'acceptent que les produits certifiés, et certains n'en acceptent aucun, alors vérifiez l'acceptation locale avant de prétendre qu'un article peut être composté.

Fin de vie : normes et certification de compostage

Pour qu’un produit soit qualifié de compostable, il doit être certifié selon une norme reconnue. Les principales normes sont EN 13432 en Europe, ASTM D6400 aux États-Unis et ISO 17088 au niveau international. Ils testent quatre choses.

Ces tests sont effectués dans des conditions de compostage industriel, généralement à environ 58 degrés Celsius avec une humidité et un air contrôlés. Le compostage domestique est plus frais, souvent entre 20 et 30 degrés Celsius, et cela prend plus de temps. Il existe donc une certification distincte de compostage domestique avec des périodes de test plus longues. Un produit qui réussit le test industriel n’est pas automatiquement adapté à un tas de jardin.

La certification dépend également de la formulation exacte et de l'épaisseur. Si vous modifiez l'épaisseur du film, les additifs ou le fournisseur, le certificat peut ne plus couvrir le produit. Demandez un certificat indiquant le grade et l’épaisseur maximale, et tenez-le à jour. Dans les décharges, les plastiques compostables peuvent se décomposer lentement et libérer du méthane. Ils ne sont donc pas conçus pour être mis en décharge, et l'étiquette du produit doit indiquer aux consommateurs comment s'en débarrasser.

Traitement des matériaux compostables à base d'amidon

La plupart starch based compounds run on standard blown film, cast film, injection molding, or thermoforming equipment, but they need attention to moisture, temperature, and shear. The guidance below is general, so follow the data sheet for your grade.

• Séchez la résine : l'amidon retient l'eau et l'humidité crée des bulles, des trous et des surfaces rugueuses dans le film. Sécher selon les instructions du fournisseur et conserver la résine dans des sacs scellés jusqu'à utilisation.
• Contrôler la température de fusion : L'amidon se dégrade à des températures plus élevées. Maintenez donc la température de fusion dans la plage indiquée par le fournisseur, généralement en dessous d'environ 180 à 190 degrés Celsius pour de nombreuses qualités.
• Utilisez une conception de vis et de matrice appropriée : un cisaillement modéré, des chemins d'écoulement fluides et une filière propre aident à éviter la dégradation et l'accumulation de filière.
• Évitez les longs temps de séjour : Un maintien prolongé dans le baril peut assombrir et affaiblir le matériau, donc purger avant l'arrêt.
• Attention à la fenêtre du sceau : Les températures de thermoscellage sont souvent plus étroites que pour le polyéthylène, testez donc les joints sur votre propre équipement.
• Stockez correctement les produits finis : conservez les films et les produits dans des conditions fraîches et sèches et utilisez-les dans le délai recommandé.

Moteurs du marché, défis et opportunités

Plusieurs forces poussent la demande de matériaux écologiques d’origine biologique. Les gouvernements limitent les plastiques à usage unique, fixent des objectifs de contenu recyclé et renouvelable et, dans certains endroits, exigent des emballages compostables pour des articles particuliers. L'Union européenne a ses règles sur les plastiques à usage unique et un règlement sur les emballages qui fixe des exigences pour que certains articles soient compostables, avec des dates qui dépendent du produit. De nombreux autres pays, villes et États limitent les sacs en plastique fins et privilégient les alternatives certifiées. Les marques fixent également leurs propres objectifs et les consommateurs s’interrogent de plus en plus sur l’origine et la fin de vie de ce qu’ils achètent.

Comment choisir un fournisseur de résine biosourcée

Les bons fournisseurs peuvent montrer ce qu’ils vendent. Utilisez la liste de contrôle suivante lorsque vous comparez des devis et demandez des documents, pas seulement des réclamations.

Exécutez un essai avant de vous engager

1. Demander des échantillons de la nuance exacte et de la fiche technique.
2. Séchez et effectuez un court essai sur votre propre équipement, en enregistrant les températures, les vitesses et les déchets.
3. Testez le produit pour la résistance, l'étanchéité et, le cas échéant, les performances de remplissage, de chute et de durée de conservation.
4. Vérifiez le certificat contre l'épaisseur et la formulation de votre produit.
5. Calculer le coût par article, en utilisant la surface réelle du film ou le poids partiel, et non le seul prix au kilogramme.
6. Planifier le lancement avec des étiquettes, des instructions d’élimination et des informations client.

Faire des déclarations environnementales honnêtes

L’expression « écologique » est vague et les régulateurs de nombreuses régions s’attendent à ce que les allégations environnementales soient spécifiques, exactes et étayées par des preuves. Des réclamations vagues peuvent créer un risque juridique et éroder la confiance. Les habitudes suivantes vous aident.

• Soyez précis : dites « contient 40 % de carbone d'origine biologique » ou « certifié compostable selon la norme EN 13432 », pas seulement « vert » ou « naturel ».
• Faites correspondre l'affirmation avec la preuve : conservez les rapports de test et les certificats dans vos dossiers et mettez-les à jour lorsque vous modifiez une formulation.
• Expliquez l'élimination : indiquer aux utilisateurs où le produit peut aller, comme une collecte de compostage industriel certifié, et où il ne doit pas aller.
• N'exagérez pas : évitez de dire qu'un produit « disparaît » ou peut « être jeté sans danger ».
• Utilisez des logos reconnus uniquement avec autorisation : les marques de certification ont des règles d'utilisation.
• Sauvegardez-le avec les données : une analyse du cycle de vie, même simple, renforce les allégations concernant l’empreinte carbone.

Foire aux questions

1. Que sont les matériaux écologiques d’origine biologique ?

Il s'agit de matériaux fabriqués entièrement ou partiellement à partir de biomasse renouvelable, comme l'amidon, la cellulose ou des huiles végétales, au lieu du pétrole et du gaz fossiles. Leurs avantages dépendent de la matière première, du processus et de la fin de vie, alors vérifiez les preuves derrière toute affirmation.

2. Que sont les matériaux compostables à base d'amidon ?

Ce sont des matériaux fabriqués à partir d'amidon thermoplastique mélangé à des polymères biodégradables tels que le PBAT ou le PLA, et certifiés pour se décomposer dans des conditions de compostage. Les produits typiques sont les sacs de compost, les doublures, les films de paillis et les articles de restauration.

3. Le bio est-il la même chose que le biodégradable ?

Non. Bio based décrit l’origine du carbone et biodégradable décrit si les micro-organismes peuvent décomposer le matériau. Un matériau peut être biosourcé et non biodégradable, ou biodégradable et non biosourcé.

4. Les produits compostables à base d’amidon peuvent-ils aller dans un bac de compostage domestique ?

Seulement s’ils portent une certification de compostage domestique. De nombreux produits sont certifiés uniquement pour le compostage industriel, qui utilise des températures plus élevées. Vérifiez l'étiquette et suivez les instructions d'élimination.

5. Combien de temps faut-il aux produits compostables pour se décomposer ?

Selon les normes industrielles telles que EN 13432, les produits doivent atteindre au moins 90 % de biodégradation dans un délai de 6 mois et se désintégrer dans un délai de 12 semaines lors d'un essai de compostage. Les délais réels dépendent de l'épaisseur du produit et des conditions de compostage, et la décomposition est beaucoup plus lente par temps froid ou sec.

6. Les matériaux à base d’amidon sont-ils aussi résistants que le polyéthylène ?

Les qualités de film peuvent atteindre une résistance à la traction comparable pour de nombreuses applications de sacs, mais elles diffèrent par leur sensibilité à l'humidité, leur résistance à la chaleur et leurs propriétés barrières. Choisissez un grade pour l'application et testez le produit en utilisation réelle.

7. Puis-je appliquer de la résine à base d'amidon sur ma ligne de film ou de moulage existante ?

Souvent oui, avec des ajustements. Vous devez sécher la résine, contrôler la température de fusion et surveiller le temps de séjour. Demandez au fournisseur les directives de traitement et effectuez un essai avant la production.

8. Pourquoi les produits à base d’amidon coûtent-ils plus cher ?

Les matières premières, la composition et la certification coûtent plus cher, et la densité plus élevée signifie moins de mètres carrés par kilogramme. Comparez le coût par article fini et envisagez la réduction de l'épaisseur et la valeur de la conformité réglementaire.

9. Les matériaux écologiques d’origine biologique sont-ils toujours meilleurs pour le climat ?

Pas toujours. Les résultats du cycle de vie dépendent de la manière dont la culture est cultivée, de la distance parcourue par les matériaux et de la manière dont le produit est traité et éliminé. Les matériaux à base d'amidon affichent souvent une empreinte carbone inférieure à celle des plastiques fossiles, mais vous devez vérifier avec les données de votre produit.

10. Que dois-je demander à un fournisseur avant d'acheter ?

Demandez le rapport de test du contenu biologique, un certificat de compostabilité à jour pour la qualité et l'épaisseur exactes, les données mécaniques et de traitement, la source de matière première, la durée de conservation et les instructions de stockage, ainsi qu'une assistance technique pour les essais.

Conclusion

Les matériaux écologiques d'origine biologique offrent aux fabricants un moyen de réduire le carbone fossile et d'offrir des options de fin de vie certifiées, et les matériaux compostables à base d'amidon comptent parmi les choix les plus pratiques pour les sacs, les doublures, les films de paillis et les articles de restauration. Leur valeur est plus grande lorsque l'application leur convient, que la matière première et la certification sont documentées et que les allégations sur l'étiquette correspondent aux preuves. Commencez par les propriétés dont vous avez besoin, demandez des données, effectuez un essai sur votre propre équipement et comparez le coût par article fini.

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