52
! "# $ %# & ’ ( ) # % * ( + , - +# ! %

Projet Master Materiaux Emballage

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Projet Master Materiaux Emballage

����������������� �������� ���������������������� ���������������������� ��������������

� ! �"�# $����������������� ���������

� �� � ������� ��� � ���� ������ ������������

�� ������� ��������������

%# ����&�� �'���( �)��# ��%�*����( ��+����,�����

- ��+# � ! ��% ���������

Page 2: Projet Master Materiaux Emballage

2

Sommaire Résumé ............................................................................................................................................................................... 3�

Abstract ............................................................................................................................................................................. 3�

Remerciements .................................................................................................................................................................. 4�

Introduction ...................................................................................................................................................................... 5�

Chapitre 1 : Chiffres Clés de l’emballage ....................................................................................................................... 6�

Les emballages en France ................................................................................................................................................... 6�

Les emballages en Europe .................................................................................................................................................. 7�

Chapitre 2 : La problématique de l’Emballage .............................................................................................................. 8�

Qu’est-ce qu’un emballage ? .............................................................................................................................................. 8�

Comment est conçu un emballage ?.................................................................................................................................... 8�

Cycle de vie d’un emballage ............................................................................................................................................... 9�

Choix du matériau d’emballage ........................................................................................................................................ 10�

Chapitre 3 : Comparaison des trois matériaux plastiques .......................................................................................... 11�

Définitions générales des trois familles de matériaux....................................................................................................... 11�

Critère Technique ............................................................................................................................................................. 12�

Bilan sur le Critère Technique : ............................................................................................................................... 18�

Critère Economique .......................................................................................................................................................... 19�

Bilan sur le Critère Economique : ............................................................................................................................ 23�

Critère Environnemental ................................................................................................................................................... 23�

Bilan sur le Critère Environnemental : ..................................................................................................................... 28�

Critère Social .................................................................................................................................................................... 28�

Bilan sur le Critère Social : ...................................................................................................................................... 32�

Bilan final sur les matériaux d’emballage plastiques d’aujourd’hui et de demain ................................................... 33�

Conclusion ....................................................................................................................................................................... 34�

Bibliographie ................................................................................................................................................................... 35�

Annexes…………………………………………………………………………………………………………………..36

Page 3: Projet Master Materiaux Emballage

3

����� ��

Par son développement exponentiel et parfois irréfléchi l’emballage est un secteur bien représentatif de notre modèle de société actuel. L’économie mondiale d’aujourd’hui repose largement sur l’utilisation de ressources non-renouvelable telles que le pétrole. L’utilisation raisonnée de cette ressource est un des enjeux de notre siècle. Une des questions d’aujourd’hui serait de savoir comment est-il possible de substituer cette matière première dans ses différentes applications.

La grande majorité des emballages est composée de plastique. Le pétrole est leur principal élément de base mais deux alternatives se présentent pour le suppléer : les matières organiques végétales et animales ainsi que les déchets plastiques. Ces nouvelles possibilités sont-elles à même de substituer durablement cette ressource fossile ?

Notre étude a pour objet de comparer trois types de matériaux d’emballage plastique à travers quatre critères. Nous en avons dégagé les conclusions suivantes :

D’un point de vue technique, les bioplastiques s’avèrent être moins performants que les matériaux conventionnels d’emballage et des progrès doivent donc être réalisés pour justifier leur utilisation. A contrario, les matériaux recyclés offrent de meilleures opportunités dans différentes applications. L’efficacité du tri et l’éco-conception permettront leur développement à grande échelle.

D’un point de vue économique, le plastique est le matériau le plus utilisé dans le secteur de l’emballage. Le bioplastique n’est pour l’instant qu’un outil marketing et son prix est très élevé par rapport au plastique issu de la pétrochimie. En ce qui concerne les plastiques recyclés, ils ne restent compétitifs que si le coût du pétrole demeure élevé et instable.

En ce qui concerne l’environnement, les bioplastiques semblent être une bonne alternative par leur coté compostable et l’utilisation de ressources renouvelables. Néanmoins, il s’agit là d’un matériau développé très récemment et donc qui ne satisfait pas encore complètement les attentes en matière d’environnement. C’est pourquoi l’étude des impacts environnementaux révèle un bilan actuel médiocre sur la plupart des indicateurs. Les plastiques recyclés présentent, quand à eux, des critères très intéressant mais surtout moins impactant pour l’environnement.

Socialement, l’industrie française de l’emballage emploie plus de 100000 personnes. Néanmoins, des efforts restent à faire en ce qui concerne l’égalité Homme/Femme et le niveau des salaires. C’est l’éducation et la législation qui responsabiliseront le public aux comportements d’achat et à la gestion des déchets. Les bioplastiques favorisent l’utilisation décomplexées des OGM. Ces plantes génétiquement modifiées, dont nous ne connaissons toujours pas les conséquences, risquent de se croiser avec des plants destinées à la consommation humaine ou animale.

Abstract The aim of this report is to present our study on packaging materials (plastics).

Different types of materials can be used in food packaging. The present paper will focus on plastic materials. In the event of the coming oil shortage, the price increase of this resource and the ever-increasing production of waste, we need to improve the production and valorization of plastics.

Researchers are now developing bio-plastics and looking for ways to increase recycling. In order to determine the best solution to replace conventional plastics, we will study the technical, economical, environmental and social parameters of two other materials (recycled plastics and bio-plastics).

Technically, bio-plastics are less efficient than conventional ones. Some progress must be achieved to justify their use. Better opportunities exist with recycled materials concerning several uses. The efficiency of sorting and eco-design should permit their large-scale development.

Economically, bio-plastics are used as a marketing tool but this kind of material is expensive. As long as the price of oil price remains high, the use of recycled materials is competitive.

As far as the environment is concerned, bio-plastics, because of their compostable and renewable capabilities, seem to be a good alternative. Recycling can also bring an interesting response to the problem of the increasing scarcity of oil because recycling means using less virgin plastic.

On the social level, we must note that the French packaging industry employs more than 100.000 workers but should still evolve on the level of women/men equality of treatment and pay equity. Education to recycling should also improve using law and media. The recycling industry is also an important actor of the French economy (33000 workers). Employment is increasing in this sector.

In view of these different factors, we will put forward what seem to be the best solutions for food packaging, the techniques that should be improved and the areas that require more studying.

Page 4: Projet Master Materiaux Emballage

4

Remerciements Tout d'abord, nous souhaitons remercier les enseignants du master 1 éco-conception et tout particulièrement les intervenants du mini-projet de développement durable, Jean Marc Cerruti, Thierry Clad et Christian Longet pour leurs conseils lors des différentes séances de suivi de projet. Pour son cours sur les déchets et les informations complémentaires qu'elle nous a fourni, nous remercions Alexandra Mariage ainsi que Vincent Gaillard chargé de missions à l'ASCOMADE pour ses informations sur l'enfouissement et le compostage. Nous remercions aussi Guillin Emballages et Lacroix Emballages, les entreprises qui ont pris le temps de répondre à notre questionnaire ainsi qu'à nos différentes interrogations. Pour ses informations sur le marché français des bio-matériaux nous remercions Moussa Belkacem de Knauf industries. Pour nous avoir transmis les informations relatives à la journée de l'innovation « Conjuguer Plasturgie et Eco conception » de Dijon, nous remercions Florence Carisey assistante administrative au sein de l'entreprise Agro-composites.

Page 5: Projet Master Materiaux Emballage

5

Introduction Dans le cadre de l’unité d’enseignement Développement Durable de notre Master Eco-conception, nous avons eu à mettre en œuvre nos qualités d’investigation au travers d’un mini projet. Le sujet qui nous a été proposé était de réaliser une analyse coût / bénéfice de trois options de matériaux d’emballage : agro-matériaux, matériaux recyclés, matériaux "traditionnels". Après une première mise au point, nous avons défini la problématique globale suivante : « Biomatériaux ou recyclés, quelle est la meilleure alternative aux matériaux d’emballage d’aujourd’hui ? ». Le cheminement de notre projet est présenté au travers d’une carte heuristique située en bas de page.

L’emballage est souvent associé au plastique, sa légèreté et son prix font de cette matière une réponse idéale aux contraintes imposées par cette application. Notre étude s’est donc naturellement tournée vers ce matériau. Depuis longtemps le plastique a pour matière première le pétrole. Ces derniers temps, l’engouement des consommateurs pour les produits verts a incité les industriels à proposer des plastiques plus « vertueux ». Ainsi, nous voyons fleurir dans les rayons de nos supermarchés des « bio » emballages et des mentions « à base de matière recyclée ». Mais qu’est-ce que les bioplastiques ? Sont-ils biodégradables ou bio-sourcés ? Que deviennent-ils après utilisation ? Et les matériaux recyclés, sont-ils aussi performants et rentables que les plastiques vierges ? Pourquoi ne sont-ils pas plus présents ?... Une multitude de questions viennent à l’esprit lorsque l’on aborde un tel sujet. Chacun a sa propre opinion sur les bénéfices de ces produits, mais quand est-il réellement ? C’est ce que nous avons essayé d’évaluer dans ce rapport.

Notre travail s’articule en trois chapitres, le premier concerne les chiffres généraux du secteur étudié, le second s’attache à définir l’emballage et sa démarche de conception. Le « cœur » de notre travail est développé au chapitre trois, dans lequel nous proposons de comparer les trois matériaux choisis en terme de critères techniques, environnementaux, sociaux et économiques. Pour plus de lisibilité et de pragmatisme, nous avons défini un système de notation permettant d’évaluer l’aptitude de chaque matériau à répondre à ces différents critères. Ces notes découlent d’une analyse des différentes étapes du cycle de vie et sont présentées sous la forme de graphes en « toile d’araignée ». Un bilan final, basé sur le même principe, est proposé en fin de rapport.

Ce sujet nous a finalement amené à considérer une question qui va au delà de la problématique de l’emballage : Le bio-sourcé et le recyclage sont-il toujours synonyme de développement durable ?

Après deux mois de recherches, nous rendons notre rapport en apportant des réponses qui, nous l’espérons, aideront nos lecteurs à éclaircir un sujet rempli d’aprioris.

CARTE HEURISTIQUE DE SUIVI DE PROJET

Page 6: Projet Master Materiaux Emballage

6

Chapitre 1 : Chiffres Clés de l’emballage

Les emballages en France

Que représente le gisement d’emballage ? En France, en 2007, la production d'emballages représentait 12,8 millions de tonnes composés à 60% d'emballages industriels et 40% d'emballages ménagers. L’industrie de l’emballage représente 20 milliards d’euros de chiffre d’affaire soit 3% de l’industrie manufacturière (source SESSI).

ADEME / SYNTHÈSE EMBALLAGES INDUSTRIELS ET MÉNAGERS / DONNÉES 2007 [1]

Quelle est la consommation moyenne d’emballages en France ? En 2007, le tonnage d'emballage mis sur le marché représentait 200 kg par an et par habitant.

Quelle valorisation pour les emballages après usage ? Le devenir des emballages après usage est aujourd’hui devenu un facteur réglementaire et stratégique car la gestion des déchets est un enjeu sociétal. En analysant les deux graphes de cette page, on remarque que le papier-carton et le verre sont plutôt bien valorisés. A contrario, quasiment 50% du plastique n’est ni valorisé, ni recyclé ! Le retraitement de ce matériau nécessite une attention particulière, notre étude sera donc ciblée sur les emballages plastiques.

ADEME / SYNTHÈSE EMBALLAGES INDUSTRIELS ET MÉNAGERS / DONNÉES 2007 [1]

Quelle est la part de la filière plastique dans l’emballage ? En 2007, le chiffre d’affaire de l’emballage plastique était de 6,40 milliards d'euros, soit 32% du secteur. Sa production s’élevait à plus de 2 millions de tonnes.

Quel est le secteur d’activité le plus consommateur d’emballages plastiques ? Les masses d’emballages plastiques ménagers et industriels sont équivalentes (1 million de tonnes chacune [1]). Par contre, du point de vue de la création de richesse, le secteur agroalimentaire est « en tête de file ». Nous concentrerons donc notre étude sur les emballages plastiques agroalimentaires.

Page 7: Projet Master Materiaux Emballage

7

SOURCE : ELIPSO [2]

Sous quelles formes les emballages plastiques agroalimentaires sont-ils déclinés ?

Répartition des produits d’emballages plastiques

SOURCE : GISEMENT DES EMBALLAGES MENAGERS EN FRANCE 2003-06,

ADEME, ECOEMBALLAGES ET ADELPHE [3]

Les emballages en Europe

Quelle est la quantité d’emballages proposée sur le marché par les pays européens ? En 2007, le tonnage d'emballage mis sur le marché représentait 161 kg/an/européen, soit en deçà de la moyenne française. Ceci s’explique, en partie, par la production de bouteilles en verre en France (production vinicole).

Seuls quatre pays au sein de l’UE produisent davantage d’emballages que la France (cf graphique ci-dessous). La répartition des matériaux dans chaque pays est assez homogène.

ADEME / SYNTHÈSE EMBALLAGES INDUSTRIELS ET MÉNAGERS / DONNÉES 2007 [1]

Page 8: Projet Master Materiaux Emballage

8

Chapitre 2 : La problématique de l’Emballage

Qu’est-ce qu’un emballage ?

Définition de l’emballage ? Etymologiquement, emballer signifie mettre en balle, l’emballage serait donc l’enveloppe permettant cette mise en balle… Mais depuis l’aire industrielle, l’emballage a évolué vers une définition beaucoup plus vaste. La commission européenne en donne une définition exhaustive en introduction de sa directive « emballage »:

Article 3 de la Directive européenne 94/62/CE [4] : « Est défini sous le terme «emballage», tout produit constitué de matériaux de toute nature, destiné à contenir et à protéger des marchandises données, allant des matières premières aux produits finis, à permettre leur manutention et leur acheminement du producteur au consommateur ou à l'utilisateur, et à assurer leur présentation. Tous les articles «à jeter» utilisés aux mêmes fins doivent être considérés comme des emballages. »

Quels sont les niveaux d’emballage ? o L’emballage de vente ou emballage primaire, c'est-à-dire l'emballage conçu de manière à constituer au point de

vente une unité de vente pour l'utilisateur final ou le consommateur. o L'emballage groupé ou emballage secondaire, c'est-à-dire l'emballage conçu de manière à constituer au point de

vente un groupe d'un certain nombre d'unités de vente, qu'il soit vendu tel quel à l'utilisateur final ou au consommateur, ou qu'il serve seulement à garnir les présentoirs au point de vente; il peut être enlevé du produit sans en modifier les caractéristiques : films, caisses.

o L'emballage de transport ou emballage tertiaire, c'est-à-dire l'emballage conçu de manière à faciliter la manutention et le transport d'un certain nombre d'unités de vente ou d'emballages groupés en vue d'éviter leur manipulation physique et les dommages liés au transport. L'emballage de transport ne comprend pas les conteneurs de transport routier, ferroviaire, maritime et aérien : palette, caisse, éléments de calage.

La problématique de l’emballage est très diversifiée car elle est fonction du type de produit et du niveau d’intervention dans la chaîne logistique. Ces dernières années une nouvelle composante est venue logiquement s’ajouter aux aspects techniques, c’est la problématique environnementale des déchets d’emballage et plus particulièrement la gestion de leur élimination. Elle s’exprime au travers de la directive européenne 94/62/CE relative aux emballages et aux déchets d'emballages, modifiée par les directives 2004/12/CE et 2005/20/CE, transposée dans le droit français par le décret 98-638 puis reclassée par le décret 2007-467. Différentes normes existent pour attester du respect de ces principes (NF EN 13427 à 13432).

L’emballage ne crée pas le produit mais il y participe. L’utilisation et le choix d’un emballage ne doivent pas être décidés à la légère, sa seule justification est d’apporter un service supérieur aux contraintes qu’il génère. Sa conception doit donc être rigoureuse et réfléchie c’est ce que nous allons développer dans la partie suivante.

Comment est conçu un emballage ?

Les emballages ne sont pas créés à partir de rien, ils naissent d’un besoin et assurent des fonctions bien définies.

Quelle sont les fonctions opérationnelles d’un emballage ? Les emballages doivent répondre aux quatre fonctions énumérées ici :

→ Contenir le produit → Protéger le/du produit → Participer au produit : Elaboration du produit dans l’emballage (crème chantilly en aérosol), participation à

la finition (fût de chêne pour le vin), à la manutention (bidons, caisse), au stockage (conserves empilables), à la vente (distributeurs), à un service annexe (boîte réutilisable).

→ Véhiculer un message : Légal (mentions obligatoires), ancillaire (composition, quantité, précautions d’emploi, symbole recyclage, label, code barres…), subjectif (packaging, publicité, forme, couleurs, illustrations…), nul (messages qui doivent échapper à un utilisateur non-averti).

La bonne réalisation de ces fonctions constitue l’objectif principal de la phase de conception.

Comment est élaboré le Cahier des Charges Fonctionnel d’un emballage ? Il s’agit de la première étape de la conception, à partir du besoin exprimé, on réalise une analyse fonctionnelle spécifique à l’emballage où l’on retrouvera, bien-sûr, les fonctions opérationnelles précédentes mais aussi les contraintes. Découlent de cette analyse des spécifications exprimées sous forme de critères définissant

Page 9: Projet Master Materiaux Emballage

9

l’accomplissement des fonctions et des contraintes. Ces critères ne doivent pas préjuger des solutions techniques à employer.

Citons quelques exemples de Spécifications que l’on peut retrouver dans le cahier des charges d’un emballage : Catégorie Critères

Matériau Nature Coloris Homologation, certificat Caractéristiques :

� Densité � Résistance mécanique (Traction, abrasion, dilatation, …) � Résistance thermique � Isolant � Résistance aux UV � …

Dimensions Epaisseur Volume

Utilisation Effort maxi d’ouverture Effort mini d’ouverture Inviolabilité Etanchéité

Affichage Mode d’affichage (encre, étiquette, gravure…) Décor

On peut aussi citer des exemples de critères liés aux Contraintes de l’emballage : Alimentaires, d’hygiène, de conservation, de pérennité, mécaniques, physiques, de sécurité, d’image, de fabrication, de stockage, logistiques, environnementaux, sociaux, financiers, légaux…

Limites principales liées aux emballages ? La conception d’un emballage se heurte principalement à deux limites : Le coût et la législation.

Comment est choisie la solution finale ? Après la rédaction du cahier des charges commence la recherche de solutions, plusieurs doivent être proposées, la phase suivante consiste à faire le meilleur choix parmi les propositions. La solution finale doit découler d’une analyse par critères issus de l’analyse de cycle de vie de l’emballage (voir ci-après). On commence par classer ses critères par ordre d’importance pour ensuite analyser chaque solution en regard des critères prioritaires. Liste des critères :

� Approvisionnement des emballages ou des matières constitutives � Mise en œuvre des emballages, conditionnement � Stockage du produit fini chez le producteur � Transport, livraison � Stockages intermédiaires � Stockages chez le client � Déballage, utilisation � Réutilisation éventuelle � Fin de vie � Unité de gamme

Cycle de vie d’un emballage

Quelles sont les différentes étapes du cycle de vie de l’emballage ? Le cycle de vie classique d’un emballage est complexe, il fait intervenir plusieurs étapes présentées sur le dessin page suivante. La source de matière première peut être différente selon les ressources utilisées (renouvelables ou fossiles) et plusieurs options de fin de vie sont possibles (recyclage, compost, valorisation, enfouissement). Pour certains produits la mise en forme et le conditionnement sont réalisés au même endroit (ex : pots de yaourts).

Page 10: Projet Master Materiaux Emballage

10

CYCLE DE VIE DE L’EMBALLAGE

Choix du matériau d’emballage

Le choix du matériau de l’emballage, nous l’avons vu, est le fruit de l’étude de différents critères issus du cycle de vie et que l’entreprise juge importants. Pour notre étude et dans le cadre que nous nous sommes fixés, c'est-à-dire les matériaux plastiques pour le secteur alimentaire, nous avons retenu les critères suivants :

1. Technique (Resistance, compatibilité, faisabilité) 2. Economique (Coûts) 3. Impact environnemental 4. Impact social

Ces critères seront développés à chaque étapes du cycle de vie dans la partie suivante en comparant trois familles de matériaux retenues : les plastiques courants, les recyclés et les bioplastiques.

��

Page 11: Projet Master Materiaux Emballage

11

Chapitre 3 : Comparaison des trois matériaux plastiques Avant de développer l’étude par critères des matériaux plastiques retenus, nous nous proposons de définir succinctement ces trois familles de matériaux.

Définitions générales des trois familles de matériaux

Plastiques courants : Comment sont élaborés les plastiques ? Les plastiques, ou polymères, sont élaborés par synthèse chimique à partir de molécules de base, appelées monomères. Dans le cas des plastiques courants, ces molécules sont issues du pétrole (ou gaz naturel) et sont principalement constituées des trois éléments de base de la vie : le carbone, l’hydrogène et l’oxygène. Sous l’action de la pression, de la chaleur, d’un catalyseur, … les monomères se regroupent entre eux pour former de longues chaînes appelées polymères, ou macromolécules. C’est le type de transformation qui définit la référence du plastique (PE, PC, PVC, …), ce processus peut être très complexe.

Quelles sont les familles de plastiques ? On définit deux familles de polymères : Les thermoplastiques et les thermodurcissables

Thermoplastiques Thermodurcissables

Définition Polymères composés de macromolécules organisées de façon linéaire. Ils sont façonnables sous l’effet de la chaleur.

Polymères composés de macromolécules organisées en réseau tridimensionnel. Ils durcissent sous l’effet de la chaleur.

Atouts Coût MP, transformation, densité faible, isolation, durabilité, décoration, recyclable

Résistance à la chaleur (durcissement), densité élevée, esthétisme

Inconvénients Coût investissement machines et outillages, résistance à la température, durabilité après utilisation.

Coût, fragilité, pas recyclable.

Quelle famille de plastique est la plus utilisée ? Les thermoplastiques sont de loin les plus utilisés (90% des applications). Ils sont classés en trois familles : � Thermoplastiques de grande diffusion : Polyéfines (PE, PP), Polystyrène (PS) et PVC. � Thermoplastiques techniques : Polyamides (PA), Polycarbonates (PC), PET… � Thermoplastiques hautes performances : Téflon (PTFE), …

Quelles sont les références utilisées dans l’emballage alimentaire ? La plupart des thermoplastiques sont présents dans l’emballage alimentaire, mais les références les plus utilisées sont : le PEbd, le PEhd, le PP, le PET et le PS (voir Annexe 1).

Plastiques recyclés : Quels sont les types de plastiques à la base des recyclés ? Il s’agit essentiellement de thermoplastiques issus des filières de recyclage. Les matériaux usagés et collectés sont traités pour élaborer une nouvelle matière première secondaire. Dans certains cas, le recyclage peut se faire en boucle pour fabriquer le même produit ou donner vie à de nouveaux produits dans des applications différentes.

Quelles sont les références des plastiques recyclés utilisées dans l’emballage alimentaire ? Les matériaux recyclés les plus utilisés dans l’emballage alimentaire sont : le PEbd, le PEhd, le PET et le PSE (voir Annexe 1). Bioplastiques : Qu’est-ce qu’un bioplastique ? Deux types de matériaux peuvent être qualifiés de “bioplastiques” :

o Les matières plastiques à base de matières premières renouvelables : les produits fabriqués avec ces matières premières peuvent être biodégradables ou non biodégradables,

o Les matières plastiques biodégradables : ces matières peuvent être issues de ressources renouvelables ou de ressources fossiles.

Certains bioplastiques sont un mélange de polymères d’origine renouvelable et non-renouvelable.

Qu’est-ce qu’un plastique biodégradable ? C’est un plastique qui se dégrade sous l’action des micro-organismes. Quand le matériau se détériore, le carbone (C) du matériau se retrouve transformé en dioxyde de carbone (CO2) et en carbone organique dissous qui nourrit les micro-organismes.

Page 12: Projet Master Materiaux Emballage

12

Quelles sont les familles de bioplastiques d’origine renouvelable et potentiellement biodégradables ? Quatre familles se distinguent : Les polysaccarides, les protéines, les polyhydroxy et les polylactides (voir Annexe 2).

Où en est le développement des différents bioplastiques ? Les bioplastiques les plus en avance sont bien sûr les cellulosiques et les résines alkydes car ils sont utilisés depuis plus longtemps. Parmi les matériaux émergeants, on retrouve dans l’ordre les PLA, les plastiques à base d’amidon et les PHA. Dans la suite de notre étude nous nous focaliserons sur ces 3 types de bio-sourcés. Remarque : Le PA 11 situé en bonne position sur le graphe ci-dessous est un bioplastique non-biodégradable à base d’huile de ricin.

SOURCE : RAPPORT FINAL PROBIP JUIN 2009, EUROPEAN BIOPLASTICS [6]

Quels sont les bioplastiques présents dans l’emballage alimentaire ? Les deux bioplastiques les plus répandus dans l’emballage alimentaire sont le PLA et les plastiques à base d’amidon comme le Master-Bi et le Bioplast (voir Annexe 1).

A présent, nous allons comparer les trois familles de plastiques en fonction des critères choisis précédemment (technique, économique, environnemental et social). Pour rendre notre analyse plus pragmatique, nous proposerons, au terme de chaque étude de critère, un système de notation découlant de l’analyse du cycle de vie.

Critère Technique

Ici, nous allons comparer nos trois catégories de matériaux sous un aspect technique, nous entendons par là : les procédés et les performances. Analysons ainsi les différentes étapes du cycle de vie :

Quels sont les processus d’extraction et de raffinage des plastiques ? Le travail d’élaboration et de raffinage diffèrent selon l’origine du matériau : renouvelable ou fossile. Intéressons-nous à l’élaboration des granulés plastiques issus de l’extraction du pétrole et de l’agriculture :

Plastiques courants Plastiques recyclés Bioplastiques

Ext

ract

ion � Extraction du pétrole et du gaz

naturel � Stations pétrolières disséminées en

des points précis du globe.

� Matières plastiques extraites des déchets ménagers et industriels.

� Gisement français en 2007 : 1 129 000 de tonnes [8].

� Culture de champs de céréales, de pommes de terre, de betteraves,…

Page 13: Projet Master Materiaux Emballage

13

Raf

finag

e

� Technologie robuste, fruit d’un demi-siècle de développement.

� Des procédés complexes d’élaboration, voir Eco-profiles of the European Plastics industry [9].

� Processus (simplifié) : Pétrole � (distillation) naphta � (craquage) monomères � (polymérisation) macromolécules

� Transformation des déchets en nouvelle matière première.

� Technologie complexe et limitée par la qualité des déchets.

� Processus (point de vue recycleur) : Balles de déchets plastiques triés � (broyage, lavage, essorage) paillettes � (extrusion, filtrage) granulés

� Procédés différents selon le fabricant de bioplastique.

� Technologie jeune qui à besoin de maturation et de normalisation.

� Développement possible en collaboration avec les bio-raffinerie de biocarburants.

� Processus : Plusieurs transformations possibles pour obtenir des plastiques amidonnés par contre le PLA et le PHA ont un procédé bien identifiable (voir Annexe 2).

App

rovi

sion

nem

ent

� Raffineries de pétrole assez répandues : 12 en France, une centaine en Europe.

� Approvisionnement facile et diversité importante.

� Capacité de production Européenne : 60 Mt (millions de tonnes) [6].

� Approvisionnement en recyclés local et sectorisé.

� Peu de filières. � Une centaine de recycleurs :

volumes des commandes limité. � Capacité française disponible en

2007 : 0,256 Mt de granulés [8].

� Très peu de fournisseurs. � Approvisionnement à échelle

mondiale. � Capacité insuffisante pour produire

de grands volumes : 0,36 Mt pour la totalité du globe en 2007 [6].

Quel avenir pour l’extraction des matériaux plastiques ? Les ressources de pétrole sont limitées (épuisement d’ici 50 à 100 ans selon les sources). Même si la production de plastique ne représente que 4% de la consommation de pétrole (1,5% à destination de l’emballage) [7], plusieurs litres sont nécessaires pour produire un kilogramme de plastique (expl : 1 kg de polystyrène nécessite 2,3 litres de pétrole). De plus, certaines applications ne pourront pas trouver d’alternative au pétrole, donc même si les plastiques ne représentent pas une grande part, du fait que l’on dispose de solutions de substitution, chaque économie sera importante au bout du compte. Ainsi, la technologie, pour répondre aux besoins des consommateurs, doit évoluer vers de nouveaux matériaux. Chaque entreprise voulant assurer sa pérennité se trouve dans l’obligation de développer des alternatives, dans cette optique les recyclés et les bioplastiques semblent bénéficier d’une attention accrue.

Est-il techniquement possible d’alimenter en recyclés le secteur de l’emballage plastique en proportion significative ? Actuellement, le tonnage traité par les recycleurs est faible et enregistre une croissance de 5% par an [8], cette progression ne permettra pas une réelle émergence de ces matériaux dans un avenir proche. De plus, les filières de recyclage doivent être sectorisée : on ne peut faire des bouteilles avec du plastique issu de pare-chocs de voiture ! Le volume d’approvisionnement en plastique recyclé est directement fonction de la quantité et de la qualité du tri des déchets, c’est donc sur ce point qu’il faudra travailler pour voir évoluer la part des matériaux recyclés. Cela passera par une démarche d’éco-conception généralisée qui créera des emballages conçus pour être facilement recyclés (mono-matériau, choix de plastique facilement recyclable, marquage, …).

Peut-on techniquement convertir l’ensemble du gisement plastique d’emballage en bioplastique ? Prenons le cas du PLA (bioplastique le plus connu). En se basant sur des données actuelles et en supposant un développement local, la production de ce dernier nécessite 1,74 m2 de culture de maïs par kilogramme produit (source Natureworks [10]). En France, le gisement d’emballage plastique représente 2 millions de tonnes par an, il faudrait donc disposer de 3480 km2 de surface de terres arables. Les surfaces céréalières françaises représentent 96 450 km2 (source SCEES [11]), la production de bioplastiques correspondrait alors à 3,6% de ces surfaces et ceci sans prendre en compte la possible utilisation des coproduits de culture alimentaire. Un rapport d’European Bioplastics [6] estime qu’en 2020 les cultures pour les bioplastiques représenteront 1 millions d’ha soit 0,3% des terres arables européennes ou encore 0,06% à l’échelle mondiale. Donc, il serait sans doute techniquement possible d’approvisionner le secteur de l’emballage ; cependant d’autres filières, telles que les biocarburants sont aussi demandeuses en biomasse. De plus, d’autres facteurs d’ordre non-technique doivent s’additionner à ce paramètre et ils seront développés par la suite. Pour l’approvisionnement, les bio-raffineries sont actuellement trop peu nombreuses, elles ne pourront, dans un avenir proche, assurer la substitution totale du volume des plastiques pétrochimiques. Dans le meilleur des scénarii, la production mondiale de bioplastiques représentera 4 Millions de tonnes en 2020, soit 1,6% de la production mondiale actuelle de plastiques. De plus, la diversité de l’offre en bioplastiques n’est pas encore à la hauteur et manque d’uniformisation (beaucoup de marques déposées). D’ailleurs, la situation des brevets sera un vecteur important du développement de ces nouveaux matériaux, si l’accessibilité est rendue possible via des licences ou non.

Page 14: Projet Master Materiaux Emballage

14

Quels sont les procédés d’élaboration des matériaux plastiques dans l’emballage ? Les procédés d’élaboration sont choisis en fonction du type d’emballage voulu, les différentes techniques utilisées sont celles que l’on retrouve dans la plasturgie en générale : le calandrage, l’extrusion, le soufflage, l’injection, le thermoformage… (voir Annexe 5).

Quelles sont les caractéristiques favorisant la mise en forme des emballages plastiques ? La facilité de mise en œuvre peut être un critère de choix de matériaux surtout en plasturgie car les réglages machines sont complexes. Les critères quantifiant cette facilité de mise en œuvre sont : la température de mise en forme et la viscosité (notion de grade, melt index ou K-vert). D’après une recherche de caractéristiques (voir Annexe 4), nous avons observé que les plastiques recyclés ont une meilleure viscosité que les plastiques usuels ceci s’explique par le processus de recyclage qui à tendance à raccourcir les macromolécules qui le composent et donc améliore ce paramètre. Les bioplastiques quant à eux se situent dans la moyenne inférieure mais on ne saurait dire qu’ils sont plus mauvais d’un point de vue général.

Quelles sont les contraintes de mise en forme des nouveaux matériaux ? La mise en forme des recyclés ne pause aucun problème, souvent il s’agit de mélange recyclé-vierge nous sommes donc très proches des réglages habituels. Il n’en est pas de même pour les bioplastiques. Le PLA et la plupart des plastiques amidonnés ont une reprise d’humidité importante et doivent, pour être réutilisés après entreposage, être séchés entre 50°C et 80°C, ce qui nécessite l’utilisation de fours spécifiques. Leur mise en forme nécessite des réglages très fins et exigeants (température, pression, vitesse d’injection…) et ce, à chaque changement de lot de matière [12]. La production en grande série est donc difficile. Des améliorations sont à produire dans ce sens.

Quelles sont les contraintes de conditionnement ? o La tenue thermique pendant le conditionnement peut être aussi un facteur important (stérilisation par

exemple). Aujourd’hui l’emploi des bioplastiques à des hautes températures est limité. L’entreprise Guillin Emballages, que nous avons contactée, en a fait l’expérience : elle a cessé la production de leurs produits en PLA, leurs clients n’étaient pas satisfaits de la tenue en température du PLA par rapport au PET.

o Une autre contrainte est la prise de goût du produit : liée au processus de fabrication, le seuil de détection de la majorité des consommables est de 20 ppb (parties par billon), ainsi l’utilisation des plastiques recyclés est limitée aux matériaux les plus épurés ou en mélange.

o Des réglementations européenne et nationale régissent le domaine des matériaux et articles destinés au contact alimentaire. Elles établissent les listes de substances autorisées et les limites afférentes (directive 2002/72/CE). L’utilisation des recyclés pour l’alimentaire est contestée car les garanties d’innocuités sont plus faibles et les risques de migration plus élevés. Un règlement européen spécial sur les emballages en matière plastique recyclée destinés à entrer en contact avec les denrées alimentaires est paru. Selon le règlement (CE) N°282/2008, les plastiques recyclés utilisés pour la fabrication des matériaux et objets destinés à en contact avec les aliments devront être obtenus uniquement à partir de procédés autorisés par la Commission à la suite d'une évaluation de la sécurité effectuée par l'Autorité Alimentaire Européenne (EFSA). Ce point ne favorise pas l’essor de ces matériaux à grande échelle. Pour pallier à ce problème certains fabricants réalisent des matériaux « sandwich » : autrement dit, ils utilisent des matériaux recyclés seulement dans la couche interne (PEHD vierge/PEHD recyclé opaque/PEHD vierge imprimé).

Quelles sont les caractéristiques mécaniques nécessaires à la distribution et l’utilisation des emballages ? N’oublions pas qu’un emballage est avant tout conçu pour réaliser les fonctions de service afin de satisfaire le client. Ainsi, le conditionnement doit permettre avant tout la protection du produit pendant les phases de transport, de distribution et d’utilisation. Le cahier des charges fonctionnel doit définir les caractéristiques mécaniques nécessaires à l’emballage pour assurer sa fonction de protection. Les critères retenus sont généralement : la rigidité/souplesse (quantifiée par le module de Young), la densité, la tenue aux chocs (quantifiée par la résistance par essai IZOD), l’allongement à la rupture.

Nous avons tenté de comparer les différentes caractéristiques annoncées par les fabricants de recyclés, bioplastiques et plastiques courants (voir Annexe 4). Au vue des résultats, nous observons que les bioplastiques sont plus rigides et plus denses mais aussi plus fragiles (résistance aux chocs et allongement à la rupture faibles). Les recyclés ont moins de résistance à la traction et sont aussi plus souples et fragiles.

Les plastiques recyclés sont par définition moins performants que les plastiques classiques puisque le processus de recyclage à pour effet de « raccourcir » les macromolécules. Cependant, l’emploi d’un matériau complètement recyclé ne concerne que des utilisations secondaires (palettes, fibres matelassées, …) ou marketing (ex : corps du stylo B2P de pilot, ci-contre). Il s’agit souvent de mélange vierge-recyclé ce qui permet d’améliorer leurs caractéristiques

Page 15: Projet Master Materiaux Emballage

15

mécaniques. Le recyclage isofonction, comme le concept de Bottle to Bottle [13], est un des enjeux d’avenir pour le développement de ces matériaux. Un des freins de ce concept est la perte de qualité du matériau à chaque recyclage : Les plastiques ne semblent pas recyclables à l’infini.

La tenue en température peut également être un critère important lors de l’utilisation notamment pour contenir des produits chauds ou surgelés. Un matériau biodégradable par définition a une résistance thermique plus faible car le processus de dégradation s’accélère avec la montée en température. Un des enjeux sera de développer des bioplastiques suffisamment résistants pendant leur utilisation et facilement dégradable à leur fin de vie.

Les bioplastiques ont, pour le moment, des caractéristiques inférieures à celle des plastiques courants, cependant nous n’avons pas toujours besoin de matériaux avec les meilleures performances, il s’agit de répondre aux besoins du client. Une étude européenne a évalué le potentiel de substitution des plastiques courants par les bioplastiques. Voici, trois tableaux récapitulatifs :

SOURCE : RAPPORT FINAL PROBIP JUIN 2009, EUROPEAN BIOPLASTICS [6]

En observant ces données, nous constatons que parmi les fabricants de bioplastique les plus avancés, un seul (BIOP) offre un potentiel de substitution total sur certaines références courantes concernant la production de films, pour les autres la substitution reste partielle ou impossible. Ces matériaux doivent donc encore progresser s’ils veulent être concurrentiels technologiquement.

Comment peut-on augmenter les caractéristiques des emballages plastiques ? Certains procédés de fabrication peuvent améliorer les caractéristiques mécaniques comme la bi-orientation : mise en forme avec deux orientations de chaînes polymères ce qui améliore les propriétés mécaniques (PET, PVC, PP…). Ces techniques sont certainement transposables pour les plastiques recyclés et bioplastiques. Il est aussi possible d’ajouter des additifs permettant d’augmenter les performances mécaniques mais ces derniers sont souvent incompatibles avec le contact alimentaire. De plus, si on souhaite conserver le caractère biodégradable des bioplastiques, on ne peut utiliser des additifs non-renouvelables. Vu la pauvreté d’informations fiables sur le sujet, nous ne développerons pas davantage cette question. L’industrie de l’emballage utilise également beaucoup de complexes. L’idée est de lier différents matériaux par couches et ainsi combiner les qualités de chacun (exemple de la bouteille de lait : PEhd/Noir de carbone/EVOH/Pehd).

Page 16: Projet Master Materiaux Emballage

16

Comment sont assurés la collecte et le tri des emballages ? Chaque fabricant qui met sur le marché des produits générant des déchets d’emballage doit s’assurer de leur évacuation [4]. Ainsi, des éco-organismes spécialistes de l’emballage (Eco-emballage, Adelphe) sont missionnés pour assurer le fonctionnement de la collecte avec les communes.

Comment est réalisé le recyclage matière ? Il existe deux techniques de recyclage :

o Le recyclage matière (mécanique) : Le recyclage mécanique est une suite de traitements (lavage, broyage, séchage ou granulation) au cours desquels les emballages usagés sont régénérés en une matière première secondaire (moins contraignante) qui entrera dans la fabrication de nouveaux produits.

o Le recyclage matière première (chimique) : Procédés physico-chimiques qui décomposent les plastiques en plusieurs constituants initiaux pouvant être utilisés pour fabriquer des matières plastiques ou d'autres produits.

La facilité du recyclage est fonction de la propreté de la matière première. Un recyclage aisé à réaliser consiste à recycler les rebuts et les chutes au sein de l’entreprise. Pour obtenir une matière la plus pure possible, le tri doit être de grande précision. Il ne doit pas y avoir d’autres types de matières dans le lot de recyclage : une bouteille PVC au milieu d’un lot de 10000 en PET rend le lot impropre [14]. Il existe plusieurs techniques de tri automatique :

� La spectroscopie par rayon X � La séparation triboélectrique � La flottaison : souvent difficile en raison de la faible variation de densité des plastiques. � …

Aussi, il n’existe pas de processus de recyclage parfait, selon le principe de Carnot : on ne peut avoir un rendement de 100%, il y a nécessairement des pertes.

Tous les plastiques sont-ils recyclables ? En théorie, tous les thermoplastiques sont recyclables, mais très peu sont effectivement recyclés, les références les plus retraitées sont le PET, le PEbd, le PEhd et le PP (voir Annexe 3). En France, en 2008, seulement 22,5% des emballages ménagers ont été recyclés [15], ce qui correspond tout juste aux objectifs fixés par la commission européenne. Ceci s’explique, en partie, par la difficulté de tri de certains matériaux, comme celui des matériaux complexes : l’adhésion entre les couches rend difficile la séparation et donc le recyclage. La principale difficulté reste tout de même la rentabilité du traitement, cet aspect sera abordé dans l’étude du critère économique. Concernant nos trois familles de matériaux, les plastiques courants, nous l’avons vu, ne sont recyclés qu’en partie et les recyclés, par définition, ont plus de chance d’être à nouveau retraités. Quant aux bioplastiques, ils ne sont pas recyclables au sens de la norme NF EN 13430 (Valorisation par recyclage matière) puisque leur recyclage n’existe pas encore et, en raison du faible volume que cela représente, il parait peu probable qu’il soit développé prochainement.

Comment les emballages sont-ils valorisés énergétiquement ? La combustion des ordures ménagères peut être utilisée comme énergie sous forme de vapeur pouvant servir, par exemple, pour le chauffage ou pour la production d’électricité par l’intermédiaire d’une turbine génératrice.

Les emballages plastiques permettent-ils une bonne valorisation énergétique ? L’emballage est valorisable énergétiquement si sa valeur calorique est suffisante (50% en poids) et le plastique est par définition valorisable. Le Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI) moyen des plastiques vaut 8800 kcal/kg alors que les ordures sont de l’ordre de 1800 kcal/kg. La présence de plastique évite ou du moins limite, l’ajout de combustible dans l’incinérateur. L’incinération nécessite un réglage spécifique afin de contrôler les rejets émis dans l’air. Nos trois familles de plastiques sont équivalentes en matière de valorisation énergétique avec un avantage pour les bioplastiques d’origine renouvelable car ils n’émettent pas de polluants toxiques lors de leur combustion.

Comment les emballages peuvent-ils être valorisés organiquement ? Les déchets organiques peuvent être valorisés par biodégradation (compostage) ou biométhanisation (très peu répandue). La biométhanisation provient du recyclage anaérobie des déchets qui produira du méthane. Ce gaz pourra alors être brûlé pour produire de l’énergie. Pour être valorisés organiquement, les emballages plastiques doivent être biodégradables. Ainsi seuls certains bioplastiques biodégradables peuvent bénéficier de ce traitement.

��

SOURCE : AGROFOOD VALLEY

Page 17: Projet Master Materiaux Emballage

17

La biodégradation ? La biodégradation est possible uniquement en présence de 4 éléments : Micro-organismes, humidité, oxygène, température. Le processus a lieu en deux étapes, voir le schéma ci-contre :

Quel est le résultat de la biodégradation ? Eau + CO2 + Sels + Biomasse.

Le compostage : où et comment ? Le produit plastique biodégradable est traité dans un centre de traitement industriel de compostage (environ 3 mois à une température de 60° C minimum). Un des problèmes actuels est le manque d’installations de ce type : seulement 6% des déchets ménagers suivent la filière compost/méthanisation alors que les déchets biodégradables représentent 25% de nos poubelles. De plus, ces centres sont essentiellement alimentés par les déchets verts issus des déchèteries et ne traitent pas de déchets ménagers. Ainsi, pour composter les bioplastiques, une filière de tri doit voir le jour afin d’acheminer ces déchets en centre de compostage. Cependant, au vue du faible tonnage de ces matériaux, cette filière a peu de chances de voir le jour dans un avenir proche.

Législation ? Le 11 octobre 2005, le parlement français vote, dans le cadre du projet de loi sur l’orientation agricole, un amendement selon lequel à partir du 1er janvier 2010, la commercialisation et la distribution de sacs ou emballages en plastique non biodégradables sont interdites sur le territoire français. Finalement, les « lobbies » du plastique ont pu influer sur le législateur (à tort ou à raison) et l’interdiction s’est limitée à la distribution de sacs de caisse à usage unique en plastique non-biodégradable.

Le compostage : Normalisation ? [16] La norme NF EN 13432 (novembre 2000) définit les conditions de mesure de la biodégradabilité et du compostage industriel. Celles-ci sont résumées en Annexe 6. De leur étude, nous pouvons faire le constat suivant : Un matériau qui est effectivement biodégradable (6 mois) n'est pas nécessairement compostable car il doit également se désintégrer (en résidus de moins de 2mm) pendant un cycle de compostage d'une durée de 3 mois. Ainsi, un déchet biodégradable mais non-compostable risque de rendre le compost impropre ! Attention ! Dire qu’un matériau satisfait à la norme sur la “compostabilité” n’est pas suffisant pour dire qu’il est biodégradable au sens général. Il l’est, mais seulement dans les conditions bien spécifiques de la norme NF EN 13432. Ainsi, les essais sont réalisés sur des éprouvettes de faible épaisseur, le processus sera différent et nécessairement plus lent pour l’objet dans sa totalité. Il l’est, mais seulement dans les conditions bien spécifiques de la norme NF EN 13432.

Le compostage : Labellisation ? Deux organismes proposent des labels européens : Din Certco (Allemagne) avec le label Compostable et AIB Vinçotte (Belgique) avec les labels OK Biodégradable, OK Compost et OK Compost Home.

o Le label Compostable garantit le respect des critères de la norme en termes de biodégradabilité et compostabilité.

o Le label OK Biodégradable certifie le caractère biodégradable selon la norme. OK-compost garantit que la matière première se décompose dans une installation de compostage industrielle en 12 semaines. La biodégradation totale dure 6 mois. Parfois, une hausse de température est nécessaire à cette décomposition. Ces produits ne peuvent donc être compostés par des particuliers, ce qui est possible pour les produits possédant un label OK-compost Home. Ce dernier garantit que la matière première peut être compostée dans une installation de compostage privée, sans effet négatif sur la qualité du compost. Cependant aucune norme n’existe actuellement pour le compostage à domicile, ce qui est un manque regrettable.

A quoi sert le compost ? Le compost peut être utilisé comme fertilisant pour l’agriculture puisqu’il est chargé en azote, phosphore et potassium. Cependant, il n’est, au regard des cultivateurs, pas assez compétitif par rapport aux autres fertilisants (subjectif).

Un produit en bioplastique est-il biodégradable s’il est jeté dans la nature ? Les conditions de température, d’humidité (au moins 90 %), la présence de micro-organismes… ne sont, en général, pas réunies pour permettre une biodégradation dans des délais raisonnables. Les produits biodégradables ne doivent pas être jetés dans la nature. La promotion des articles et produits

SOURCE : ADEME, LA VALORISATION DES EMBALLAGES EN FRANCE,

RAPPORT 2008 POUR LA COMMISSION EUROPEENNE [15]

Page 18: Projet Master Materiaux Emballage

18

compostables doit impérativement s’accompagner du développement et de la généralisation d’infrastructures adéquates permettant le compostage. Aussi, des systèmes de tri spécifiques devront voir le jour pour orienter tous ces emballages vers une filière de compostage. L’ADEME estime le taux d’emballage non collectés en France à 0,3% [15], chiffre difficilement vérifiable.

Enfouissement ? Techniquement l’enfouissement n’a aucun intérêt quelque soit le type de plastique. L’emballage contient de l’énergie qui doit être récupérée, via sa valorisation après utilisation. Le taux d’enfouissement est estimé par rapport au scénario des ordures ménagères soit 41,2% en masse [15], ce chiffre révèle un profond disfonctionnement de la gestion des déchets d’emballages. Ceci s’explique par la présence ou non d’un incinérateur dans la région.

Bilan sur le Critère Technique : On se propose d’évaluer, sous l’aspect technique, les 3 familles de matériaux à chaque étape du cycle de vie, ainsi ont été définis au préalable les critères de notations suivants :

Notation proposée : (voir annexe 9 pour détail)

Système de notation : de 5 pour très favorable à 0 pour très défavorable. Nous pouvons conclure que d’un point de vue technique, les bioplastiques sont encore loin d’être à la hauteur des autres plastiques et ce à tous les niveaux. Des progrès doivent être réalisés pour que leur emploi se justifie techniquement. En revanche les plastiques recyclés offrent une véritable opportunité de substitution dans de nombreuses applications. Leur développement passera par l’amélioration des performances du processus de tri et de traitement, mais aussi par l’éco-conception des emballages favorisant leur fin de vie (mono-matériau, marquage, …). La législation doit aussi intervenir en fixant des objectifs de valorisation de matière toujours plus exigeants.

- Sécurité d’approvisionnement - Volumes disponibles - Localisation - Perspectives d’avenir

- Contraintes de mise en œuvre - Contraintes de conditionnement - Cadence de production

- Adaptabilité à l’usage - Résistance mécanique - Potentiel de la technologie - Perspectives d’avenir

- Facilité de tri - Facilité de traitement - Compatibilité du matériau avec les traitements - Adéquation disponibilité du traitement / matériau

Page 19: Projet Master Materiaux Emballage

19

Critère Economique

Quels sont les prix des matières premières ? En ce qui concerne les plastiques traditionnels, le prix de vente dépend du prix du baril de pétrole et de la résine. La valeur des matières plastiques évolue donc avec les fluctuations du marché et la spéculation boursière.

Le prix du plastique recyclé, en plus de varier selon l’offre et la demande, évolue selon le cours du pétrole et de la résine vierge, le type de polymère, le degré de qualité, etc…. En général, les plastiques mélangés (composés de différentes sortes de plastiques) possèdent une valeur moindre que les triés. La dernière décennie a donné lieu à des écarts de prix de vente importants, comme le démontre le cas du PEhd multi-couleurs, dont la valeur moyenne a oscillé entre 155 et 684 $ la tonne au cours des dix dernières années au Québec. À l’automne 2008, la conjoncture économique mondiale défavorable a eu un effet important sur le marché des matières recyclables. Les prix des matières, dont ceux des plastiques, ont chuté subitement et considérablement. Or, cette chute a engendré des contrecoups financiers importants sur les centres de tri, puisque leur principale source de revenus était la vente des matières. Au printemps 2009, la valeur des matières recyclées a enregistré une hausse et s’est maintenant stabilisée. [31]

Le prix des matières premières des bioplastiques ? [6] Les plastiques à base d’amidon sont aujourd’hui l’un des plus important bio-polymère sur le marché. En Europe, sa capacité de production augmente de 50% annuellement. Le prix de vente est de 2 à 5 €/Kg sur le vieux continent, alors qu’aux Etats Unis, il est de 1,40 €/Kg. Ce prix est en grande partie dû au coût de modification de l’amidon et non au coût de la matière première. Le leader européen est Novamont, une entreprise italienne, avec une capacité annuelle de 60 000 de tonnes par an. Tandis que, le leader américain est Cereplast dont la production est de 10 000 tonnes par an (voir annexe 2).

Le PLA fut le troisième type de biopolymère mis sur le marché et est maintenant produit à grande échelle. Son prix de vente est compris entre 1,30 et 1,90 €/Kg et dépend essentiellement du coût de la fermentation initiale de l’acide lactique, dont la production représente 50% du prix total.

Les producteurs actuels de PLA sont : o Natureworks, le plus grand producteur au monde, dont les investissements représentent 300 millions de dollars

pour les plantations, et 450 millions pour la recherche et le développement. o Purac est le plus grand producteur d’acide lactique naturel (un élément essentiel à la fabrication du PLA) au

monde. o En Europe, la compagnie belge Galactic est également un grand producteur de PLA.

Les PHAs sont vendus plus cher que les autres bioplastiques en raison du prix élevé de la matière première, qui représente 40 à 50% du prix, du cout élevé de production (notamment la fermentation direct du substrat de carbone à l’intérieur des microorganismes), et des petits volumes de production.

Les producteurs de PHAs sont : le géant japonais Kaneka, les américains Telles et Meredian, et le chinois Tianan (voir annexe 2).

La demande en PHA dépendra du futur développement des propriétés des matériaux mais aussi de l’évolution du prix.

Un mot sur les PE bio-sourcés, jusqu'à aujourd’hui la production d’éthylène provenant de biomasse n’était pas suffisamment compétitive par rapport celui dérivé de la pétrochimie. Brasken est le leader en production de thermoplastique en résine avec 12 tonnes de PEhd produites par an. La compagnie DOW espère que le bio PE pourrait être rentable si le prix du baril de pétrole restait au dessus des 45 $. Néanmoins, à la fin 2008, le prix du baril d’éthanol issu de canne à sucre était de 80 $ tandis que le prix du pétrole brut était à 115 $. Ce matériau reste 30% plus cher que le PE issu de la pétrochimie.

Les bioplastiques sont donc, pour la plupart, plus chers que leurs homologues issus de la pétrochimie. La réduction du coût de production est un point essentiel à améliorer. Il peut l’être par l’utilisation de matière première moins cher (comme pour les plastiques à base d’amidon) ou en augmentant la production (comme pour le PLA), ou encore les deux. Mais malheureusement beaucoup de bioplastiques ne sont pas encore prêts à concurrencer les plastiques traditionnels en terme de coût de production.

Page 20: Projet Master Materiaux Emballage

20

En 2007, la production de bioplastique est plutôt bien répartie autour du monde, les Etats Unis ne sont plus les leaders mondiaux, mais laissent place à l’Asie et à l’Europe.

SOURCE : RAPPORT FINAL PROBIP JUIN 2009, EUROPEAN BIOPLASTICS [6]

Quel est la situation du marché de l’emballage plastique en France ? [24] D’après le Sessi, les résultats des entreprises de l’emballage en France pour 2007 (tous matériaux confondus) sont :

- Nombre d’entreprises : 862 - Effectifs au 31décembre : 97 163 - Chiffre d’affaires hors taxes : 20 725 M€ - Exportations : 4 876 M€

L’emballage plastique représentait, en 2006, 33,4 % de la valeur ajoutée des 19,6 milliards d’euros de chiffre d’affaire de l’industrie de l’emballage soit 7 milliards d’euros.

Avec une part de marché de 7,1 %, en 2007, la France était le quatrième exportateur mondial, derrière l’Allemagne, la Chine et les Etats Unis. La France réussit à maintenir sa position malgré la concurrence chinoise et centre-européenne.

Page 21: Projet Master Materiaux Emballage

21

En Europe, le plastique est le matériau le plus utilisé dans l’emballage avec 38% de parts de marché. Le secteur agro-alimentaire étant le premier client de l’emballage plastique avec 65% des débouchés. La France est le deuxième producteur d’emballages plastiques en Europe derrière l’Allemagne.

Quels sont les coûts de production ? [32] L’intérêt principal du producteur d’emballage est toujours de faire du profit et les temps de non production et la cadence réelle déterminent le prix de revient. Les temps de réglage pour la mise en forme des bioplastiques sont complexes et différents à chaque changement de série, leur production est donc coûteuse. Les rebus engendrent aussi de nombreux coût, les industriels ont donc mis en place des démarches qualités afin de ne produire que des pièces bonnes. Le stockage de matière est également couteux, les producteurs tentent d’y remédier en diminuant le nombre de référence, ou encore, en optimisant la taille des lots de fabrication.

Le cout total d’un emballage ce calcul de la façon suivante : Coût total emballage = Coût investissement (machine, outillage) + Coût unitaire de fabrication x Quantité + Coût de lancement à chaque série

Qu’en est-il des investissements ? L’investissement dans des équipements limite l’enclin des entreprises à lancer de nouveaux emballages et donc à diminuer le nombre de séries. La crise de 2008 à modifier les comportements des entreprises, elles privilégient des investissements dans des machines économiques en énergie et permettant de produire des emballages à plus grande valeur ajoutée. [32]

Quels sont les couts de transport ? [24] Les industriels du secteur ont cherché à minimiser les coûts de transport et de logistique en favorisant la proximité géographique des unités de fabrication et des sites de conditionnement. C’est pour cela, que les entreprises du secteur de l’emballage produisent essentiellement pour des marchés proches, le taux d’exportation est seulement de 23%. La conquête des marchés étrangers se fait donc par investissement direct avec la création d’entreprise, ou par des investissements en portefeuille (prise de participation dans le capital d’une entreprise déjà existante). Ce qui explique le poids économique élevé des filiales contrôlées majoritairement par un groupe étranger. Les filiales étrangères représentent donc environ 60% du chiffre d’affaire de l’industrie de l’emballage.

Bioplastiques, un réel enjeu environnemental ou juste un atout marketing ? A l’heure actuelle, l’utilisation de bioplastique et surtout un atout marketing. Il se trouve en effet qu’un produit vendu avec la mention bioplastique séduise le consommateur bien qu’il soit plus cher à l’achat. La valeur ajoutée de ces plastiques est perçue par les entreprises comme un levier pour sortir de la crise économique. [32]

Les plastiques recyclés sont-ils plus rentables que les traditionnels ? Les plastiques recyclés relativement peu rentables face aux plastiques traditionnels et ceci en grande partie à cause de la crise. Il n’y a, en effet, aucun intérêt pour les entreprises à acheter une résine recyclée, alors qu’une résine vierge est quasiment proposée au même prix. De plus, malgré les tonnages grandissants de déchets d'emballages ménagers plastiques collectés, les coûts de surtri et de régénération restent importants. [33]

Page 22: Projet Master Materiaux Emballage

22

Investir pour le développement durable ? [24] L’industrie française de l’emballage a investi pour le développement durable, ces dépenses s’élèvent à 41,7 millions d’euros en 2006 contre 29,8 millions d’euros en 2004, 17% sont utilisés pour le recyclage de ces emballages et 23% pour la prévention des pollutions.

Quel est le coût du recyclage ? Chaque fabricant qui met sur le marché des produits générant des déchets d’emballage doit s’assurer de leur évacuation. La plupart des entreprises sous-traitent en payant une contribution à Eco-emballage. Le tarif est en fonction de la nature des matériaux et de la quantité collectée et des objectifs européens à atteindre. [34]

Lorsque le prix du matériau vierge est élevé la technique de recyclage reste rentable, mais dès que son cours s’effondre, elle ne l’est plus.

Valorplast est le leader français en recyclage de plastique, il détient 85% des contrats de reprise avec les collectivités soit 1021 contrats pour environ 67% des volumes collectés en 2009. Elle signe des contrats avec les collectivités territoriales, chaque trimestre, elle envoie les déclarations de tonnage plastique aux centres de tri et aux collectivités. Elles récapitulent tous les éléments nécessaires pour recevoir le soutien d’Eco-emballage et d’Adelphe à la tonne triée, ainsi que le prix de reprise des balles, des bouteilles et des flacons plastiques, versé par Valorplast. En 2009, malgré la crise qui a fortement touchée l'industrie du recyclage, Valorplast a continué à assurer sa garantie de reprise et a versé plus de 13 millions d'euros aux collectivités, pour la récupération de bouteilles et flacons plastiques. Valorplast a versé 31 millions d'euros en 2008, 28 millions d'euros en 2007, 28 millions d'euros en 2006 et 22 millions d'euros en 2005. [35]

L’évolution du prix de reprise versé par Valorplast aux collectivités

Source : Valorplast, évolution du prix versé [36]

Aujourd’hui, le prix de reprise des plastiques est d’environ 258 € la tonne.

Qu’en est-il du compostage ? Le compostage n’est pas encore très développer, il n’existe quasiment aucun centre de compostage pour les emballages biodégradables. Un avenir possible serait de favoriser l’ouverture de centres de compostage spécifiques dans les collectivités.

��

Page 23: Projet Master Materiaux Emballage

23

Bilan sur le Critère Economique : On se propose d’évaluer, sous l’aspect économique, les 3 familles de matériaux à chaque étape du cycle de vie, ainsi ont été définis au préalable les critères de notations suivants :

Notation proposée : (voir annexe 9)

En conclusion, sur le plan économique les bioplastiques sont aujourd’hui un atout marketing malgré leurs coûts élevés, c’est un moyen qu’ont trouvé les entreprises pour sortir de la crise. Les recyclés ne sont rentables que si le coût du pétrole est élevé. La crise de 2008, à engendré un changement dans le comportement des industriels, ils privilégient la valeur ajoutée de l’emballage et les économies d’énergie. Le développement durable est un marché important, de nombreux investissements ont été réalisés et le seront à l’avenir favorisant l’utilisation et le développement des plastiques issus du recyclage et des bioplastiques. Ces deux types de plastiques sont pour l’instant loin de concurrencer l’utilisation des plastiques issus de la pétrochimie en raison du faible coût du pétrole suite à la crise.

Critère Environnemental

Les emballages font partie intégrante de notre mode de consommation moderne. Comme nous l’avons vu auparavant, ils sont utiles à de nombreux niveaux pour le transport, la protection et la bonne utilisation des aliments que nous consommons. Malgré l’utilisation de plus en plus importante de matériaux recyclables, la grande majorité de ces emballages est issue de matières premières fossiles dont l’utilisation n’est pas durable et qui engendre une masse de plus en plus croissante de déchets. Face à ces problèmes, les produits issus des filières végétales s’affichent actuellement comme l’une des meilleures solutions aux yeux des utilisateurs et des producteurs d’emballages car ils semblent présenter des avantages environnementaux certains (réduction de la contribution à l’effet de serre par exemple). Mais, parmi tous ces choix de matériaux, lequel représente la solution la plus durable en matière d’environnement et compatible avec notre mode de consommation actuelle ? Afin de dégager une piste de réponse à cette question, nous étudierons de manière un peu plus approfondie dans les paragraphes suivants les impacts environnementaux de plusieurs matériaux plastiques utilisés dans l’agroalimentaire :

o Le PE (matériau traditionnel) o Le PET (matériau traditionnel) o Le rPET (matériau recyclé) o Le PLA (bioplastique)

- Coût matière première - Perspectives d’avenir

- Coût de production - Compétitivité économique

- Valeur marketing - Prix de vente

- Coût de traitement - Compétitivité économique

Page 24: Projet Master Materiaux Emballage

24

Présentation des études :

Pour se faire, nous nous sommes principalement basés sur 2 études d’Analyse de Cycle de Vie : � Etude d’Eco-emballages confiée à BIO Intelligence Service (avec le soutien de l’ADEME) : « Analyses de

Cycle de Vie sur des plastiques d’origine renouvelables et fossiles », publiée en 2007 (Etudes réalisées selon les normes ISO 14 040 et ISO 14 044 relatives aux ACV, ayant fait l’objet de revues critiques par un Comité d’experts)

� Il nous a été difficile de trouver des informations au sujet des impacts environnementaux de matériaux d’emballages issus du recyclage. Néanmoins, il a été possible de collecter certaines informations tirées d’une étude de NatureWorks : « Life Cycle Assessment of food packaging made of Ingeo biopolymer and rPET » du 29 Janvier 2009.

Unité fonctionnelle (étude de BIO Intelligence Service) :

Pour cette analyse de polymères de différentes origines, une comparaison sera effectuée dans différentes applications d’emballages alimentaires dont l’unité fonctionnelle est :

« Produire, collecter et traiter 1000 unités d’emballages » pour les barquettes, bouteilles et pots. Pour l’analyse comparative de fin de vie des emballages, l’unité fonctionnelle retenue est :

« Traiter une tonne d’emballages en plastique usagé »

Les indicateurs d’impact sur l’environnement :

CONSOMMATION DE RESSOURCES : La consommation d’eau : somme de toutes les consommations directement puisées dans les réserves d’eau douce ou salée, en m3.

BILAN ENERGETIQUE : L’énergie primaire non renouvelable : Somme de toutes les sources d’énergie qui sont directement puisées dans les réserves naturelles telles que le gaz naturel, le pétrole, le charbon, etc…, en MJ.

BILAN EFFET DE SERRE : L’effet de serre : Augmentation de la température moyenne de l’atmosphère induite par l’augmentation de la concentration atmosphérique moyenne de diverses substances (CO2, CH4, etc…), en kg d’équivalent CO2.

POLLUTION DE L’EAU : L’eutrophisation des eaux : Introduction de nutriments, notamment sous la forme de composés azotés et phosphatés, qui conduisent à la prolifération des algues. Ce phénomène peut conduire à la mort de la faune et la flore du milieu aquatique considéré (du fait de l’épuisement du milieu en oxygène). Estimée en kg d’équivalent phosphate.

Lequel des polymères, d’origine agricole ou pétrochimique, présente le meilleur bilan environnemental (global) ?

Tableau d’équivalence massique à impact égal (Valeurs tirées de l’Etude BIO Intelligence Service)

Une comparaison est ici réalisée sur les 4 critères définis précédemment entre le PE, le PET et le PLA, sur plusieurs types d’emballages plastiques.

On déduit ainsi que, quel que soit le type d’emballage étudié, une masse plus importante de PLA est nécessaire pour obtenir un bilan énergétique équivalent à celui du PE ou du PET. Il peut ainsi tolérer un surpoids de 6 à 7% pour le cas des bouteilles d’eau et de 28 à 42% pour les barquettes et les pots de produits lactés avant de projeter un bilan

Page 25: Projet Master Materiaux Emballage

25

énergétique défavorable, le PLA présente donc un avantage en terme « d’économie d’énergie » comparé aux matériaux classiquement utilisés.

Néanmoins, tous les critères ne sont pas aussi bénéfiques. Ainsi, en ce qui concerne la consommation d’eau au cours du cycle de vie de l’emballage, le bilan est fortement négatif. Pour une consommation équivalente, les emballages en PLA devraient être allégés de 90 à 95% comparativement au PET ou au PE. Il s’agit là d’un écart considérable qui nécessite une réflexion plus approfondie lors du choix du matériau pour la conception au vue du problème de crise hydrique croissant que le monde observe depuis quelques temps.

Le bilan carbone est quant à lui plus mitigé et dépend du type d’emballage étudié. Ainsi, pour avoir le même impact sur l’effet de serre que le PET ou le PE, les bouteilles d’eau en PLA doivent être plus légères d’environ 20% alors que pour des barquettes ou des pots de produits lactés, ils peuvent supportés un surpoids allant de 5 à 17%. Il est donc difficile de dégager une conclusion claire au vue de ces résultats nuancés.

En ce qui concerne l’indicateur de pollution de l’eau, le bilan diffère s’il s’agit d’une comparaison au PE ou au PET. Tous types d’emballage confondus, le PLA aura un impact environnemental négatif comparé au PE pour une même masse (un allégement de 20 à 30% de la masse serait nécessaire pour un même impact sur l’eutrophisation). A l’inverse, ce bilan s’avèrera positif comparé au PET avec un surpoids toléré de 13 à 40% du PLA.

Les données principales obtenues dans cette comparaison font apparaître un bilan nuancé en fonction du type d’emballage, du polymère et de l’indicateur, ce qui ne nous permet pas de déterminer de façon nette et franche, qui du PLA, du PE ou du PET présente le meilleur bilan environnemental.

Néanmoins, les données du tableau précédent présentent un inconvénient majeur des bioplastiques. En effet, la consommation d’eau apparait comme un enjeu environnemental de forte ampleur : pour atteindre sur cet indicateur les performances des emballages en PE et PET, il faudrait des réductions de masses des emballages correspondants extrêmement importantes.

Quelle étape du cycle de vie des emballages a le plus d’impact sur l’environnement ? Afin de répondre à cette question, les bilans environnementaux de chaque indicateur ont été découpés selon une structure commune pour chaque type d’emballage (bouteille, barquette et pot de produit lacté), comprenant les trois sous étapes suivantes :

o Fabrication de l’emballage qui inclut : la production des granulés, leur transport jusqu’au lieu de mise en œuvre, et la mise en œuvre des emballages,

o Transport des emballages jusqu’au centre de remplissage puis jusqu’au centre de distribution, o Collecte et fin de vie des emballages usagés

Les résultats sont regroupés en annexe N°8.A

Interprétation des diagrammes : Pour les différentes catégories d’emballage, l’étape de production du matériau reste la plus impactante pour tous les indicateurs traités. Devant l’impact très important de la production, le scénario de fin de vie actuel des différents matériaux contribue assez peu au bilan environnemental. Toutefois, on constate que la fin de vie des bouteilles PE et PET améliore tout de même le bilan énergétique. Ceci est lié à la proportion de bouteilles allant vers une filière de recyclage (50% des bouteilles usagées) mais également à celles allant vers une filière de valorisation énergétique (27%).

Les émissions atmosphériques de NOx à l’étape de production sont les principaux facteurs d’impacts pour l’indicateur d’eutrophisation des sols. Le recyclage des bouteilles en PET permet d’éviter ces émissions eutrophisantes. Ces bilans environnementaux sont représentatifs de la situation actuelle pour laquelle les bouteilles en PE et PET sont recyclées, ce qui n’est pas le cas pour les bouteilles en PLA. En effet, les filières de recyclage ne sont pas encore effectives à l’heure actuelle pour ce type de polymères mais sont amenées à ce développer (ce qui, à terme, pourrait avoir des répercutions non négligeables sur le bilan environnemental). De plus, très peu d’emballages suivent une filière de compostage à ce jour, l’impact de compostabilité n’apparait donc pas significativement dans le bilan environnemental. Les PLA sont certainement valorisés comme des plastiques traditionnels.

Qu’en est-t-il des plastiques issus du recyclage ? Une étude de NatureWorks (« Life Cycle Assessment of food packaging made of Ingeo biopolymer and rPET » du 29 Janvier 2009) nous a permis de collecter des informations au sujet des plastiques recyclés. Cette ACV compare des emballages alimentaires en PET et rPET à un matériau fabriqué à base de PLA et commercialisé par NatureWorks : l’Ingeo. Cette étude n’ayant pas été réalisée selon des critères identiques à l’étude vue précédemment, il n’est pas possible de les comparer directement. Néanmoins, nous pouvons tout de même en tirer une « tendance ».

Ici, l’on considère que tous les plastiques recyclés ont un poids de 19,9g et sont destinés à un centre d’enfouissement en fin de vie. L’unité fonctionnelle est de 1000 emballages plastiques. Les résultats sont regroupés sous forme de diagrammes en annexe 8B.

Page 26: Projet Master Materiaux Emballage

26

Grâce à cette étude, il est possible de comparer les impacts environnementaux du PET et du PET recyclé à 50 ou à 100%. Nous pouvons ainsi déduire de ces diagrammes que le rPET présente en tous points un meilleur bilan environnemental que le PET traditionnel. Il est intéressant de noter que les impacts environnementaux du rPET sont en grande majorité alourdis par le « fardeau environnemental » découlant de la première vie du plastique et, dans une seconde mesure, par la mise en forme de l’emballage en lui-même.

En plus des impacts environnementaux, cette étude nous présente également des données sur des impacts humains tels que la toxicité des matériaux d’emballage. Le diagramme 3 de la Figure 2 (cf annexe 8B) nous montre l’existence d’un risque de cancer du rPET inférieur de 50% au risque relatif au PET traditionnel. On peut aussi remarquer le très faible impact des matériaux Ingeo (matériaux fabriqués à base de PLA) sur cet indicateur. Toutefois, les résultats obtenus pour ce matériau particulier commercialisé par NatureWorks ne peuvent être généralisés à toutes les productions de PLA.

Quelle est la meilleure filière de traitement des emballages plastiques ? Les plastiques d’origine pétrolière font très mauvaise presse depuis plusieurs années. Leur persistance dans l’environnement dérange et pousse les scientifiques à trouver de nouvelles alternatives. En effet, la découverte, en 1997, d’une étendue de débris de plastiques qui surnage dans le pacifique nord, entre la Californie et le Japon, effraie. Ce cercle de particules de plastique en suspension, maintenu en place et alimenté par un courant marin, s’étale aujourd’hui sur environ 3,5 millions de kilomètres et jusqu’à 30 mètres de profondeur. Selon Algalita Marine Research Foundation (un organisme californien voué à la protection de la faune marine), sa superficie pourrait se multiplier par dix d’ici 2030.

http://www.consoglobe.com/ac-environnement-biodiversite_2292_vortex-gigantesque-poubelle-ocean.html

Selon le professeur Marc Olivier du département de chimie de l’environnement de l’Université de Sherbrooke : « la meilleure façon de se débarrasser du plastique demeure le recyclage ». Les plastiques ne sont, certes, pas recyclables à l’infini : plus ils subissent de cycles et plus ils perdent en qualité. Néanmoins, ils réduisent le besoin de fabrication de nouvelles matières premières à partir de pétrole et donc leurs impacts.

(ACV du recyclage des emballages ménagers, Eco-emballages, Breffni BOLZE, Rueil-Malmaison, 9 novembre 2004)

Selon le professeur Olivier, le plastique n’est pas problématique s’il est bien pris en charge en fin de vie, à la condition qu’il ne soit pas abandonné dans la nature. Lorsqu’il est enfoui, le plastique conventionnel est stable et

Page 27: Projet Master Materiaux Emballage

27

pratiquement inerte, son bilan environnemental est quasi-nul mais il mettra environ 400 ans pour se décomposer complètement.

Le bioplastique, lui, se dégrade en quelques semaines, mais émet du méthane (CH4) lorsqu’il est enfoui. Ce dernier est un gaz à effet de serre ayant un potentiel de réchauffement 20 fois plus élevé que le dioxyde de carbone (CO2).

Il n’existe aucune règlementation pour identifier les types de bioplastiques existant sur le marché. Entre plastiques oxo-dégradables1, biodégradables ou compostables, il est difficile de faire la part des choses, les fabricants n’étant pas tenus de l’indiquer. En Europe, la norme EN 13432 (certification « OK compost») est la seule manière de s’assurer qu’un bioplastique est biodégradable et compostable.

Le tableau suivant illustre, pour l’impact effet de serre, les évolutions des bilans environnementaux des différents polymères selon le traitement en fin de vie appliqué. Le recyclage des plastiques d’origine renouvelable a été modélisé dans le cadre de cette analyse spécifique en prenant en compte le même procédé de recyclage que pour les emballages en PE (recyclage mécanique).

* = données modélisées, les procédés correspondants n’existe pas encore à l’heure actuelle

(Etude BIO Intelligence Service)

Interprétation : L’évolution du scénario de traitement des déchets peut rendre l’étape de fin de vie très influente :

o Les données du tableau ci-dessus nous confirment que le recyclage des emballages en fin de vie est la filière permettant potentiellement la plus grande amélioration du bilan environnemental d’un emballage sur son cycle de vie, quelle que soit sont matériau de constitution.

o L’incinération avec valorisation énergétique présente aussi bien des bénéfices que des préjudices. Elle se substitue néanmoins à la production d’énergie à partir de ressources fossiles et évite donc les impacts associés.

o Le compostage ne présente de bénéfice environnemental que pour le bilan effet de serre car il prend en compte la séquestration du carbone dans le sol (qui n’est donc pas rejeté dans l’atmosphère). On peut également souligner une diminution des déchets destinés à l’enfouissement. Il s’agit tout de même d’un avantage environnemental majeur, néanmoins, cette conclusion doit être nuancée par le fait que le taux d’emballages suivant une filière de compostage est extrêmement faible à l’heure actuelle.

Le positionnement des emballages les uns par rapport aux autres est donc susceptible de varier en fonction du traitement de fin de vie. Les hypothèses prises sur la fin de vie, et en particulier sur le rendement de l’incinération et sur la séquestration du carbone (cf. annexe N°7), constituent des éléments influents sur les résultats.

1 Plastique oxodégradable : plastique fabriqué à partir d’un mélange de plastique renouvelable et de plastique conventionnel. Il est ainsi capable à se fractionner en morceaux en fin de vie. Ce type de plastique ne sera compatible ni avec le recyclage, ni avec le compostage.)

Page 28: Projet Master Materiaux Emballage

28

Bilan sur le Critère Environnemental : On se propose d’évaluer, d’un point de vue environnemental, les 3 familles de matériaux à chaque étape du cycle de vie, ainsi ont été définis au préalable les critères de notations suivants :

Notation proposée : (voir annexe 9 pour détail)

Contrairement aux préjugés, la fin de vie d’un emballage plastique n’est pas la phase du cycle de vie la plus

impactante sur l’environnement. Il s’agit en fait de la phase de production. Le recyclage des emballages en fin de vie est la filière permettant potentiellement la plus grande amélioration

du bilan environnemental d’un emballage sur son cycle de vie. Toutefois, il est important de préciser que les procédés de production et de recyclage des plastiques pétrochimiques sont optimisés depuis de très nombreuses années, contrairement aux procédés mettant en œuvre des bioplastiques. S’il n’est donc pas entendu, dans l’état actuel des connaissances, que l’utilisation des bioplastiques apporte un bénéfice environnemental, cette situation peut être amenée à changer dans le futur. Les bioplastiques ont un potentiel d’amélioration dans l’avenir en termes d’environnement, principalement par le développement et la généralisation du compostage (collectif ou privé).

Toutefois, à l’heure d’aujourd’hui et d’un point de vue environnemental uniquement, ils ne représentent pas la meilleure alternative aux matériaux d’emballages traditionnels pour l’instant.

Critère Social

Dans cette dernière partie, nous étudierons les trois types de matériaux d'un point de vue social. Plus particulièrement le caractère socio-économique au travers des emplois générés par l'industrie du conditionnement. Puis l’aspect socio-sanitaire pour étudier les risques liés à l'utilisation et la manipulation de ces plastiques.

Quels impacts sociaux lors de la production du plastique ? Comme on l'a vu dans les différentes parties précédentes, la production du plastique conventionnel fait appel au pétrole. Cette ressource fossile a un poids important dans la société actuelle, elle est en partie responsable des conflits au Moyen

- Utilisation des ressources nr - Consommation d’énergie - Effet de serre - Pollution de l’eau - Pollution des sols

- Utilisation des ressources nr - Consommation d’énergie - Effet de serre

- Utilisation des ressources nr - Consommation d’énergie - Effet de serre

- Consommation d’énergie - Effet de serre - Pollution de l’eau

Page 29: Projet Master Materiaux Emballage

29

orient, en Afrique, ou en Amérique latine. Ces tensions et affrontements ne font qu'affaiblir et plonger dans la précarité les populations locales en limitant leur développement et par conséquent leur accès à l'eau potable, l'éducation et l'emploi.

Les matériaux recyclés sont pour leur part, générateur d'emplois et de recherches (publique et privé). La recherche du rendement maximum permet des évolutions théoriques puis industrielles permettant la création d'emplois dans les centres de recyclage qui fabriquent les granulés. Ces derniers seront réinsérés dans la production de plastique. Néanmoins, la pureté de ces matières n'est pas irréprochable, ce qui entraine des questions de sécurité sanitaire et freinent l’utilisation des matériaux recyclés pour l’alimentaire ou le médical (principe de précaution). De nouveaux métiers liés au recyclage sont créés. On trouve entre autres des négociants, collecteurs, trieurs, compacteurs, broyeurs, recycleurs et rénovateurs avec en perspective, des créations de formations professionnelles et qualifiantes dans ce secteur. En formant des personnes aux métiers du recyclage, elles seront sensibilisées au développement durable et ainsi pourront attirer l'attention de leurs proches sur ce sujet.

L'utilisation de matière renouvelable pour la fabrication du plastique paraît une bonne solution. Malheureusement, les groupes industriels de production d'agro-matériaux sont situés en grande partie aux USA et au Japon. Par conséquent, cela ne génère que peu d’emplois en Europe. De plus, ces mêmes groupes font souvent partis des “géants” des OGM comme Monsanto, BASF… Les risques écologiques et sanitaires de ces produits, même non destinés à la consommation humaine, font des agro-matériaux des produits “dangereux” en phase d'élaboration. Sur le territoire Américain, les OGM sont très utilisés à des fins alimentaires, productive de carburant et de bio-matériaux. L'utilisation de la génétique permet par exemple de majorer la production d'amidon des pommes de terre. Les agro-matériaux utilisant des denrées comestibles mettent en concurrence les produits en matière plastique avec les produits alimentaires. Ceci pose le problème de spéculation possible sur les matières premières par les industriels rendant l'alimentation plus rare et plus cher alors qu'aujourd’hui, 925 millions de personnes sont sous-alimentés [22].

Paul Colonna, l’auteur de l'ouvrage la chimie verte [17], propose une solution viable permettant de pallier à la disponibilité des terres agricoles. Il s’agirait de limiter les exportations européennes de céréales pour, à la place, produire des biocarburants et dérivés. Cette limitation des exportations réglerait le problème de concurrence déloyale Nord/Sud à cause des subventions perçues par les pays de l’UE.

Quelle est l'ampleur de l'industrie de l'emballage ? D'après les chiffres du Sessi, les effectifs de l'industrie française de l'emballage s'élevaient, fin 2007, à plus de 97 000 salariés [23]. Viennent s'ajouter les 3500 employés de l'imprimerie du conditionnement. Au sein de ces effectifs, on compte 28% de femmes. Bien que ce niveau soit le même que dans l'industrie manufacturière [24], celui-ci est trop faible et ne garantit pas un des principes majeurs du développement durable : l'égalité Homme/Femme.

Sur le graphique ci-contre, on peut voir la structure des qualifications dans cette industrie. En résumé, Femmes : - 21% cadres et professions intermédiaires - 79% Employés et ouvriers Hommes : - 24% Cadres et professions intermédiaires - 76% Employés et ouvriers Ces chiffres, viennent renforcer les propos ci-dessus affirmant que l'égalité Homme/Femme n'est pas respectée.

Page 30: Projet Master Materiaux Emballage

30

On observe sur ces graphiques que les salaires dans l'industrie de l'emballage sont plus faibles que dans l'industrie manufacturière en générale. De plus, sur le graphique de gauche la proportion d'intérimaires est plus grande que dans l'industrie manufacturière. L'emballage propose donc plus d'emplois précaires, et des salaires moins élevés que dans l'industrie manufacturière. « La structure des emplois dans l’emballage entraîne un éventail des rémunérations moins large que dans l’industrie. En 2006, les 10 % de salariés les mieux payés dans l’industrie du conditionnement gagnent 2,5 fois plus que les 10% les moins bien rémunérés. Dans l’industrie, l’écart entre les deux catégories est de 3,1 » [24].

Quel est le poids de l'industrie des machines productrices et de mise en forme d'emballage ? Selon le rapport du Sessi [24], en 2008, le secteur des machines de conditionnement employait en France plus de 6500 personnes. Ce secteur recherche quotidiennement à éco-concevoir ses produits dans l'optique de permettre aux producteurs d'emballages de limiter l'utilisation de matière première et d'énergie lors de la production.

Quels sont les impacts sociaux liés à la distribution des emballages ? L'utilisation des emballages, leurs choix, inclus le critère social par la psychologie. L'achat d'un produit s'effectue parfois par affinité avec le packaging, c'est le marketing sensoriel. L'effet de mode, la conjoncture économique, les sensibilités envers un matériau d'emballages sont autant d'effets qui poussent le consommateur à acheter un produit et le plus souvent à accroitre le sur-emballage.

Quels sont les impacts sociaux liés à l’utilisation des emballages ? Certains emballages font parties intégrantes du produit alimentaire (exemples : emballage de cuisson), malheureusement le consommateur n'y voit qu'un gain de temps mais n'estime pas les conséquences de cet emballage supplémentaire, telle l’augmentation du prix. L'éducation du public au sujet du sur-emballage est encore trop peu développée. De plus, les risques sanitaires liés au transfert de la matière plastique vers la nourriture ne sont ni connus, ni expliqués au public.

Quels sont les impacts sociaux liés au transport des emballages ? Les trois types de matériaux nécessitent des opérations de logistique et transport. Transport du lieu de fabrication au lieu d'emballage, du lieu d'emballage au commerce distributeur et du commerce au lieu d'habitation du consommateur. Afin de limiter les impacts environnementaux, l'éducation des consommateurs et des industriels, utilisateurs d'emballages, doit être faite. L'industrie du conditionnement recherche quotidiennement à minimiser les coûts de transport et de logistique en favorisant la proximité géographique des unités de fabrication et des sites de conditionnement. Néanmoins, certaines opérations nécessitent des expéditions, ainsi une éducation au transport « propre » est capitale.

Quelle fin de vie pour les emballages ? Pour les matériaux conventionnels ou recyclés, le tri des ordures ménagères est une pratique relativement ancrée dans les mœurs depuis plusieurs années, néanmoins la qualité du contenu des collectes n'est pas irréprochable et rend le prix de traitement plus élevé. Des opérations de communication plus régulières sur le sujet s’avéreraient positives et bénéfiques pour les citoyens comme pour les différents secteurs de l'industrie du conditionnement. En ce qui concerne

��

Page 31: Projet Master Materiaux Emballage

31

les matériaux conventionnels, recyclés ou agro-matériaux non-biodégradables, l'éducation au tri a une importance primordiale. L'utilisation de tous les médias est nécessaire. Plus que cela, l'éducation des jeunes générations est essentielle afin de raisonner le rejet de déchets dans l'environnement et permettre d'éduquer les comportements d'achats pour réduire l'utilisation démesurée d'emballage.

Les agro-matériaux biodégradables ont un impact social sur les comportements d'achats de par l'effet de mode et le message « naturel » qu'ils véhiculent. Néanmoins, la biodégradabilité rend l'emballage inoffensif aux yeux du consommateur, il le déresponsabilise alors que le développement durable insiste sur la responsabilisation du citoyen. Le problème des infrastructures de compostage collectif (en très faible nombre en France) ainsi que l'éducation du public, induisent actuellement des difficultés pour ce type de matériaux.

Quelle est l'ampleur de l'industrie du recyclage et de la valorisation ? On observe sur le graphique ci-dessous que l'effectif du secteur du recyclage ne cesse d'évoluer sur le plan du nombre de salariés. En 2007, il était générateur d'emploi à hauteur de quasiment 33000 salariés.

source : FEDEREC 2008 le marché du recyclage et de la valorisation

En comparant le graphique ci-contre et le graphique « Structure des qualifications dans l'emballage (page 29) », on observe que la répartition des employés est différente selon le statut. Cette distribution des effectifs peut être interprétée comme un secteur dont le niveau de salaire est faible car il emploie très peu de personnel qualifié. Afin de gagner sur le plan du développement durable, ces employés pourraient être formés par leur entreprise dans le but d'évoluer hiérarchiquement.

L'effectif féminin au sein du secteur du recyclage s'est stabilisé autour de 21% depuis plusieurs années. Cette valeur est encore plus faible que pour le secteur de l'emballage (28%), alors que l'industrie du recyclage est créatrice d'emploi. Celle-ci ne garantit pas l'équilibre social souhaité par le développement durable (égalité Homme/Femme). Des efforts restent donc à accomplir sur ce point.

source : FEDEREC 2008, le marché du recyclage et de la valorisation

Page 32: Projet Master Materiaux Emballage

32

Bilan sur le Critère Social : On se propose d’évaluer, sous l’aspect social, les 3 familles de matériaux à chaque étape du cycle de vie, ainsi ont été définis au préalable les critères de notations suivants :

- OGM - Génération de conflit pétrolier - Utilisation de terres arables

- Emplois - Niveau de salaire - Egalité H/F - Risques socio-sanitaires

- Comportement d’achat - Risques socio-sanitaires

- Responsabilité du public Emplois - Niveau de salaire - Egalité H/F - Etat d’éducation du public

Notation proposée : (voir annexe 9 pour détail)

Comme on peut voir sur ce tableau récapitulatif, le cycle de vie de l'emballage génère 140000 emplois. En comparaison, les industries françaises aéronautique, automobile, agroalimentaire sont respectivement à 250 000, 2 500 000 et 582 000 salariés [25]. L'ampleur de ce secteur est donc non négligeable face aux grandes industries françaises. Ainsi, le « zéro emballage » proposé par certaines associations écologistes n'est socialement pas viable. Du point de vue des bioplastiques, nous avons vu que le problème des OGM vient s'ajouter aux oppositions, en effet les grands industriels du bioplastique sont aussi des géants des OGM. Ces plantes génétiquement modifiées risquant de se croisées avec des plantes non OGM destinées à la consommation humaine ou animale, le principe de précaution doit être appliqué.

Secteur Effectifs

Emballages 97000

Recyclage 33000

Machines 6500

Imprimerie 3500

TOTAL 140000

Page 33: Projet Master Materiaux Emballage

33

Bilan final sur les matériaux d’emballage plastiques d’aujourd’hui et de demain

En synthèse de l’étude comparative des trois types de plastique, nous proposons un bilan final établi à partir de la moyenne des notes attribuées pour chacun des critères :

Notation finale : (voir annexe 9 pour détail)

Ce graphe permet d’évaluer le potentiel de substitution des bioplastiques et des plastiques recyclés par rapport aux plastiques traditionnels :

Nous constatons que les bioplastiques présentent un résultat plus faible sur tous les indicateurs. Ils n’offrent pas, pour le moment, un potentiel de substitution suffisant d’un point de vue technique. Bien qu’ils représentent un bon argument marketing pour les clients, ils restent particulièrement coûteux. Des problèmes environnementaux et sociaux viennent s’ajouter à ce bilan négatif, comme la consommation et la pollution des eaux, l’utilisation non-alimentaire de terres arables, ainsi que la prolifération de cultures OGM.

Les matériaux recyclés semblent donc représenter la meilleure alternative aux emballages traditionnels devant les biomatériaux. Ils présentent en effet le meilleur résultat sur les trois piliers du développement durable. L’étape la plus impactante du cycle de vie d’un emballage étant la phase de production de la matière vierge, les plastiques issus du recyclage permettent donc une réduction considérable de la pression exercée sur l’environnement. Leur développement permet de générer de nouveaux emplois et d’aiguiser le sens civique du public à travers le tri sélectif des déchets. Cependant, le potentiel de substitution des recyclés reste techniquement assez limité en raison du faible volume qu’ils représentent. Seule l’augmentation des performances de tri, à travers des démarches d’éco-conception, et la pression des pouvoirs publics permettront leur généralisation.

Page 34: Projet Master Materiaux Emballage

34

Conclusion

Il est toujours difficile, en l’absence de consensus scientifique, d’obtenir des informations suffisamment fiables et précisent sur de nouveaux sujets. La profusion d’articles avec prises de position, sans être basées sur de réelles études, rend le travail de synthèse long et délicat. Ainsi, nous espérons avoir suffisamment rempli l’objectif qui nous a été fixé. D’un point de vue personnel, ce projet nous a permis d’élargir nos savoirs sur les matériaux plastiques émergeants et de prendre position vis-à-vis de ceux-ci, en connaissance de cause.

Les « bio » emballages bénéficient d’une image vertueuse au regard du consommateur car ce terme évoque un produit d’origine naturelle qui par « éco-magie » disparaît une fois sa tâche accomplie… Notre étude a démontré que ces matériaux posaient, malgré leurs caractères renouvelable et biodégradable, des problèmes sociaux et environnementaux importants. Il s’agit donc seulement, dans l'état actuel des choses, d’un outil marketing. Des précautions doivent être prises concernant le développement de ces matériaux.

Ainsi au-delà de la problématique emballage, nous pouvons conclure que le bio-sourcé n’est pas toujours en accord avec le développement durable. La seule façon d’approcher « la vérité » sur les bénéfices d’un produit est d’effectuer une analyse multicritères sur l’ensemble du cycle de vie, autrement dit, généraliser la démarche d’éco-conception.

La ligne directrice à suivre pour les matériaux d’emballages de demain devra donc être le développement du recyclage. L’enjeu sera d’obtenir un tri de qualité favorisant un recyclage iso-fonctionnel et ainsi ouvrir la voie à une économie circulaire où le terme déchet n’aurait plus sa place.

La recherche de l'efficacité maximale lors de la valorisation des déchets est donc un des sujets clé du XXIème siècle. Il doit, d’une part, être traité à grande échelle au travers d’une législation toujours plus rigoureuse et, d’autre part, être développé localement par l’instruction du public afin que celui-ci prenne conscience de l'importance de l’acte d'achat et du recyclage. C’est l’éducation qui, selon la formule du philosophe Michel Puech [37], permettra à l’humanité de passer du stade d’ « Homo sapiens technologicus à celui de Technosapiens soutenable ».

Page 35: Projet Master Materiaux Emballage

35

Bibliographie [1] ADEME, Synthèse emballages industriels et ménagers 2007. [2] Site de ELIPSO, http://www.elipso.org/ [3] Gisement des emballages ménagers en France 2003-06, ADEME, Ecoemballages et Adelphe [4] Directive 94/62/CE du Parlement européen et du Conseil, du 20 décembre 1994, relative aux emballages

et aux déchets d'emballages, modifiée par les directives 2004/12/CE et 2005/20/CE [5] Livre « Conditionnement et emballage » de Eric ROCHER aux éditions Eyrolles (2008) [6] Rapport final PROBIP juin 2009, European Bioplastics [7] CNE, Conseil National de l’Emballage, site Internet et rapport « Emballages compostables & Matériaux

plastiques dits biodégradables issus de ressources renouvelables » Octobre 2009 [8] Enquête 2007 sur le recyclage des plastiques, ADEME [9] Eco-profiles of the European Plastics industry, http://lca.plasticseurope.org/index.htm [10] NatureWorks site Internet et rapport : « Life Cycle Assessment of food packaging made of IngeoTM

biopolymer and (r)PET », janvier 2009. [11] SCEES, http://agreste.agriculture.gouv.fr/page-d-accueil/article/donnees-en-ligne [12] Revue Technologie – n°167 – spécial développement durable, avril 2010 [13] Concept Bottle to Bottle, France Plastique recyclage http://www.fprrecyclage.com/ [14] Valorplast, http://www.valorplast.com/Front/matieres-plastiques_166.php [15] Rapport 2008 pour la commission européenne, « La valorisation des emballages en France » [16] Brève description de la Norme NF EN 13432 [17] Ouvrage « La chimie verte » de Paul Colonna aux éditions Lavoisier (2006). [18] Ouvrage « Les plastiques dans l’emballage » de Maurice Reyne aux édition Hermès (1991) [19] Site de Naturepast (accompagnement des plasturgistes pour l’utilisation de bioplastique) : www.natureplast.fr [20] Revue Futurs – Emballage plastiques - Numéro spécial bioplastiques, octobre 2006 [21] Fiches techniques emballage de la CRCI CHAMPAGNE-ARDENNE [22] Le Monde - 14 septembre 201 [23] Sessi – Enquête annuelle d'entreprise 2007 [24] L'industrie Française de l'emballage en chiffre Édition 2008, SESSI, Ministère de l'économie de l'industrie et de

l'emploi [25] Chiffres INSEE 2007 [26] « L’envers du plastique biodégradable », Par Nathalie Vigneault

http://www.acs.qc.ca/IMG/pdf_L_envers_du_plastique_biodegradable.pdf [27] Etude d’Eco-emballages confiée à BIO Intelligence Service (avec le soutien de l’ADEME) : « Analyses de Cycle

de Vie sur des plastiques d’origine renouvelables et fossiles », publiée en 2007 (Etudes réalisées selon les normes ISO 14 040 et ISO 14 044 relatives aux ACV, ayant fait l’objet de revues critiques par un Comité d’experts)

[28] Rapport final d’Avril 2007 « Analyse du cycle de vie d’emballages en plastiques de différentes origines », mise en place par Eco-Emballages

[29] http://www.ecosynthese.com/dossiers/eau_en_bouteille/fr/EB05_impact.htm [30] “Bioplastics Frequently Asked Questions (FAQs)”, June 2008, European Bioplastics [31] recyc-quebec, les plastiques : fiches informatives, http://www.recyc-quebec.gouv.qc.ca/Upload/Publications/Fiche-plastiques.pdf [32] enquête Europack-Euromanut, décembre 2009,

http://www.emballageweb.com/ExposiumCms/cms_sites/partage555010/le_salon/Enquete_EUROPACK-EUROMANUT_-_EMBALLAGE_MAGAZINE.pdf

[33] Cercle national du recyclage, « les emballages plastiques, de la fabrication à la valorisation » http://www.cercle-recyclage.asso.fr/publications/dossiers/item/610-plastique5-dossier-plastique.html

[34] Eco-emballage, http://www.ecoemballages.fr/entreprises/combien-ca-coute/ [35] Cercle national du recyclage, http://www.valorplast.com/Front/organisation-valorplast_192.php [36] Cercle national du recyclage, http://www.valorplast.com/Front/chiffres-recyclage_208.php [37] Ouvrage « développement durable : un avenir à faire soi-même » de Michel Puech aux éditions Le Pommier

(2010). [38] Thèse de Kako Linda NAÏT-ALI : LE PET RECYCLE EN EMBALLAGES ALIMENTAIRES (2008).

Page 36: Projet Master Materiaux Emballage

Annexe 1 : Références des plastiques utilisées dans l’emballage agro-alimentaire

Répartition des plastiques courants par secteur en Europe :

SOURCE : RAPPORT FINAL PROBIP JUIN 2009, EUROPEAN BIOPLASTICS [6]

Liste des plastiques courants et leurs applications : Matériaux Applications

PA (Polyamide) - Bouchages intérieurs - Films alimentaires - Flacons-tubes - Composants pour tubes souples et flacons multicouches

PC (Polycarbonate) - Biberons - Boîtiers pour maquillage - Bouteilles - Flacons

PEbd (Polyéthylène basse densité)

- Barquettes - Boîtages - Bouchons vissés ou encliquetés - …

PEhd (Polyéthylène haute densité)

- Bidons - Bouchons vissés ou encliquetés - Flacons - Bouteilles - Fûts - …

PET (Polyéthylène téréphtalate) - Bouteilles - Barquettes - Barquettes adaptées au four traditionnel (220°C) - Blisters - …

PP (Polypropylène)

- Barquettes - Bouchons vissés - Emballages réutilisables - Feuilles pour thermoformage - Films et sachets transparents - Flacons - Plats réchauffables - Tubes - …

PS (Polystyrène) - Feuilles pour thermoformage : pots pour produits laitiers, gobelets manuels et automatiques - Bouchons - …

PSE (Polystyrène expansé) - Barquettes - Boites - …

Page 37: Projet Master Materiaux Emballage

37

PVC (Polychlorure de vinyle) - Feuilles pour thermoformage - Films alimentaires - Opercules - Sacherie - …

Complexes

Association de matériaux à base de PE, PP, PVC, PET, EVOH, PVDC, aluminium, papier ou carton

Emballages souples et rigides à propriétés barrières spéciales : - Barquettes barrières - Films alimentaires complexes - Feuilles de thermoformage - Fermeture pour thermoscellage - Opercules - Sachets - Tubes - Conditionnement sous atmosphère modifiée ou sous vide

SOURCE : ELIPSO [2]

Liste des plastiques recyclés dans l’emballage agro-alimentaire : Matières Emballages mis sur le marché Leur 2ème vie

Pehd (Polyéthylène haute densité) Pebd (Polyéthylène basse densité) PP (Polypropylène)

• Bouteilles de lait, de jus de fruits • Cubitainers de vin (5L) • Flacons de lessive, adoucissant, détergent, hygiène • Films et sacs

• Nouveaux flacons • Bidons • Tubes de passage câbles • Mandrins • Pièces diverses injectées • Sacs poubelles • Films agricoles

PSE (Polystyrène expansé) • Emballages PSE : barquettes, caisses, calages

• Nouveaux emballages • Plaques d’isolation ou de protection • Particules de calages • Dos de boîtiers CD et autres pièces plastiques • Béton allégé

PET (Polyéthylène téréphtalate) • Bouteilles : eau minérale et de source, BRSA, bière, bière, vin, cidre, vinaigre

• Fibres de rembourrage • Fibres non tissées (filtres,…) • Fibres tissées ou tricotées • Emballages rigides • Feuillards • Bouteilles • Pièces diverses injectées

SOURCE : VALORPLAST [14]

Liste des bioplastiques dans l’emballage agro-alimentaire : Bioplastiques Marque Applications

PLA NatureWorks (USA) films en bobine, barquettes, sachets… Purac (Thaïlande, Espagne) Gobelets, divers Revoda (Chine) Barquettes…

Polysaccharides (plastiques à base d’amidon sauf les deux derniers : cellulosiques)

Materbi de Novamont (Italie) sacs de caisse, films Bioplast de Biotec (Allemagne) Barquettes, sacs, films… Livan (Chine) Sacs de caisse, films… Solanyl (Pays-Bas) divers BioPar de BIOP (Europe) Films, pièces thermoformée… Plantic (Australie) Boites, films… Cereplast (USA) divers Biolice (France) films de paillage, sacs de caisse,… Végéplast (France) capsules de café Natureflex (Royaume Uni) films Clarifoil (USA-Royaume Uni) films

PHA Mirel (USA) divers Biocycle (Brésil) sacs

Biopol (USA) divers PHB Enmat (Chine) divers

Kaneka (Japon) divers Biomer (Allemagne) divers

PE bio-sourcé Braskem (Brésil) Applications du PE classique SOURCE : RAPPORT FINAL PROBIP JUIN 2009, EUROPEAN BIOPLASTICS [6]

Page 38: Projet Master Materiaux Emballage

38

Annexe 2 : Eléments supplémentaires sur les Bioplastiques Classification des Bioplastiques :

SOURCE : POLYLACTIC ACID: SYNTHESIS, PROPERTIES AND APPLICATIONS, L. AVEROUS

Définition des familles de bioplastiques d’origine renouvelable : Les polysaccharides : Ce sont des matériaux naturels synthétisés par les êtres vivants : végétaux, animaux et micro-organismes. Il s’agit de l’amidon dont les sources principales sont le maïs, le blé et la pomme de terre, la cellulose (papier), la lignine (bois) ou le chitosane (chitine des crustacées). Les protéines : Ce sont des matériaux à base de gluten, collagène, gélatine, caséine…, d’origine animale ou végétale obtenus par solvant. Leurs applications sont plutôt destinées à la fabrication de films souples. Ils ont une forte perméabilité à l’humidité. Les polyhydroxy : Ce sont des polymères provenant de substances produites par fermentation bactérienne. On utilise polymère qui s’accumule dans le cytoplasme de certaines bactéries placées en condition de fermentation. Dans cette famille on retrouve le PHA (Poly Hydroxy Alcanoate), le PHB (Poly Hydroxy Butyrate), le PHV (Poly Hydroxy Valérate) et le PHBV (3 Poly Hydroxy Butyrate 3 Hydroxy Valérate). Les polylactides : Ce sont des polymères synthétiques provenant de substances produites par la fermentation bactérienne de sucres (issus de l’amidon) comme l’acide lactique qui sont ensuite polymérisées par chauffage (polycondensation). Il s’agit essentiellement du PLA (Poly Lactique Acide). Une autre catégorie de matériaux peut être classifiée comme bioplastique renouvelable, il s’agit des plastiques classiques à base de monomères issus de sources renouvelables de composition chimique semblable aux dérivés du pétrole. Ils peuvent être par exemple à base de bioéthanol. Ils ne sont pas biodégradables.

Page 39: Projet Master Materiaux Emballage

39

Capacités mesurées et prévisionnelles (Mondiales et Européennes) des différents bioplastiques émergeants :

Projection de la capacité mondiale de bioplastiques :

Principaux producteurs de plastiques à base d’amidon :

SOURCE : RAPPORT FINAL PROBIP JUIN 2009, EUROPEAN BIOPLASTICS [6]

Page 40: Projet Master Materiaux Emballage

40

Principaux producteurs de PHAs :

SOURCE : RAPPORT FINAL PROBIP JUIN 2009, EUROPEAN BIOPLASTICS [6]

Page 41: Projet Master Materiaux Emballage

41

Le Bio-raffinage Processus des plastiques amidonnés :

SOURCE : RAPPORT FINAL PROBIP JUIN 2009,

EUROPEAN BIOPLASTICS [6] Processus du PLA :

Processus du PHA :

SOURCE : NATUREPLAST [19]

Page 42: Projet Master Materiaux Emballage

42

Annexe 3 : Le recyclage

Répartition des plastiques sortant des filières de recyclage :

SOURCE : ADEME, ENQUETE 2007 SUR LE RECYCLAGE DES PLASTIQUES [8]

Page 43: Projet Master Materiaux Emballage

43

Annexe 4 : Comparatif des propriétés des trois familles de matériaux Nous vous proposons les valeurs moyennes de plusieurs plastiques, le but ici n’est pas d’être exhaustif mais juste de se donner une idée un peu plus concrète : Viscosité moyenne g / 10min Température de fusion moyenne PEbd 5,4 108°C PEhd 4 129°C PET 35 250°C PS 4,5 232°C rPEbd 22,5 - rPEhd 8,5 - rPET 81 - rPS 9,2 - PLA (NatureWorks) 6 210°C PHB (Biomer) 11 - Cereplast 3 190°C SOURCE : www.matweb.com et www.recyclingbank.com Nous avons essayé de comparer nos trois familles de matériaux à partir de ces quatre critères. Ce comparatif n’a pas la prétention d’être exhaustif, il est basé sur les données disponibles sur les différents sites des fabricants pour un nombre restreint de ceux-ci. Nous avons choisi de comparer des plastiques pour une application en thermoformage, et une moyenne par famille a été réalisée pour chacune des grandeurs physiques. Les matériaux utilisés par famille : Plastiques courants : PET ([38]), PEbd, PEhd, PS, PP (source CES) Plastiques recyclés : rPET ([38]), PE, PP, PS (source Galloo plastics) Bioplastiques : PLA (NatureWorks), PHA (Mirel), Vegeplast, Bioplast, Plantic, PHB (Biomer) ������� �� ����� ���������

������ ������������� ��

����������� �� � ���� ������ ��

������������ �������� � �

� �� !"# $%&' $%() *(%' +$%, -%'$ !".� -%/+ -%& $)%' *-- &%-' !"�� -%/, $%& &- '- +%'/ !0 $%-' +%, *- *- -%/*) !!� -%/$ $%++ *- &'- -%)( ! ����1������������ $%-* $%*, &'%+ $)+ )%(( �!"#� 1,3 2,2 27 163,5 0,17 �!"� -%/* -%' $' $'- -%$ �!0� $%-' $%/ +- +' -%*' �!!� -%/ -%( $' +- -%) ! ����1�������2� ��� $%-* $%&' $/%& /- -%&' !3�� $%+* &%*' '& , -%$& !4�� $%+/ $/ $, -%&) 5���� ���� $%*' +%( $, -%)/ 6�� ���� $%* ����� ���� $%+' ''%* ' -%+*, ! ������ $%* +%, *' &- !46�6�� ��� $%+' $%(' +'%' )%' -%+) 6�� ����1���� $%&&� +%,(� &'%,'� $-%((� -%+'�

Page 44: Projet Master Materiaux Emballage

44

Annexe 5 : Procédés de mise en forme des emballages : [18]

Produits Procédés Technique Films - Feuilles Calandrage Passage du matériau entre deux

cylindres chauffants. Extrusion Passage du matériau comprimé dans

une filière de forme voulue. Corps creux (bouteilles) Extrusion-soufflage Un tube extrudé est soufflé dans un

moule de forme voulue. Injection-soufflage Une éprouvette injectée est soufflée

dans un moule de forme voulue. Pièces moulées (bouchons) Injection La matière est injectée sous pression

dans un moule de forme voulue. Films complexes imprimés – Films multi-matériaux

Impression / complexage Assemblage de plusieurs matériaux (couches) par collage et/ou laminage.

Pièces moulées (alvéolaires) - Feuilles (alvéolaires)

Moussage expansion Moulage de billes pré-expansées avec injection de vapeur d’eau.

Corps creux (barquettes) partir de feuilles extrudées ou calandrées

Thermoformage Mise en forme d’une feuille chauffée en réalisant des empreintes de forme.

Annexe 6 : Résumé des critères relatifs à la norme NF EN 13432 : [16] « Emballage - Exigences relatives aux emballages valorisables par compostage et biodégradation - Programme d'essai

et critères d'évaluation de l'acceptation finale des emballages »

• La Biodégradabilité : un matériau est considéré biodégradable s’il atteint 90% de biodégradation en moins de 6 mois. Cette propriété est mesurée par des tests standards et normalisés.

• La Désintégration (compostage) : échantillons de matériau d'essai sont compostés avec des déchets organiques pendant 3 mois. A la fin, le compost est tamisé avec un tamis de 2 mm. La totalité des résidus supérieurs à 2 mm doit alors être inférieure à 10% de la masse initiale.

• Une très faible concentration en métaux lourds (valeurs maximales prédéfinies) et une bonne qualité du compost (contrôles de l'écotoxicité et de la valeur agronomique). Un test de croissance des plantes est effectué. Aucune différence avec le compost témoin ne doit être mise en évidence.

• Permanence des paramètres chimio-physiques : Certains de ces paramètres doivent rester inchangés après la dégradation du matériau étudié. Concentration d'azote (N), Concentration de Phosphore (P), Concentration de Magnésium (Mg), Concentration de potassium (K), PH, Contenu salin, Niveau solides-volatiles.

• Absence d'effets négatifs sur le déroulement du processus de compostage.

SOURCE : ADEME

Page 45: Projet Master Materiaux Emballage

45

Annexe 7 : HYPOTHESES DE FIN DE VIE DES MATERIAUX :

Les données relatives à la production des matières plastiques ont été transmises par les producteurs des résines. Les bases types éco-profils ont également été utilisées. Les données de production des résines sont représentatives des procédés industriels actuels. Les données de fin de vie sont représentatives des filières actuelles et des procédés de traitement utilisés en France actuellement. Pour les barquettes de fruits, pots de produits lactés et bouteilles en PLA, le scénario correspond au traitement des ordures ménagères non collectées sélectivement (incinération avec valorisation énergétique : 51%, enfouissement en CSDU : 44%, compostage : 5%). Pour les bouteilles, l’hypothèse retenue est que 50% des bouteilles en PE et PET sont collectées sélectivement à l’heure actuelle. Le reste suit un scénario moyen de traitement des déchets en France (incinération avec valorisation énergétique : 27%, enfouissement en CSDU : 23%). Les inventaires de cycle de vie des bennes de collecte, et les modules d’incinération avec récupération d’énergie, de compostage, de tri et recyclage et de stockage ont été extraits du logiciel Wisard 4.0. logiciel d’ACV spécifique au traitement des déchets ménagers : - L’incinération avec valorisation énergétique est prise en compte sur la base d’une unité de cogénération représentative de la moyenne française (rendement de 32% sur PCI). - la séquestration du carbone est comptabilisée pour le compostage (30%) et le stockage (20%), Remarque : Pour le compostage les données de Wisard sont moins fiables que pour les autres traitements, notamment sur les bénéfices liés au retour au sol de la matière organique.

(Données extraites de l’Etude BIO Intelligence Service)�

Annexe 8 : Bilan environnementaux du PE, PET, rPET et PLA en fonction des différents indicateurs et des étapes du cycle de vie

8A : Etude BIO Intelligence Service pour Eco-emballage Les graphiques suivants sont obtenus pour les calculs d’impacts potentiels sur l’environnement des différents matériaux. Pour chaque indicateur, les résultats totaux sur le cycle de vie sont en base 100 et les contributions des étapes du cycle de vie calculés en conséquence. Note : Les résultats étant similaires pour tous les types d’emballages, seul le bilan environnemental sur les bouteilles d’eau sera présenté ci-après. (Données extraites de l’Etude BIO Intelligence Service)

Page 46: Projet Master Materiaux Emballage

46

Page 47: Projet Master Materiaux Emballage

47

8B : Résultats extraits de l’étude de NatureWorks

Page 48: Projet Master Materiaux Emballage

48

Page 49: Projet Master Materiaux Emballage

49

Page 50: Projet Master Materiaux Emballage

50

Annexe 9 : Critères et notations Critères techniques :

Critères Courants Recyclés Bioplastiques

Ext

ract

ion Sécurité d’approvisionnement + - -

Volumes disponibles ++ - -- Localisation ++ ++ -- Perspectives d’avenir + + - NOTE 4,5 3,25 1,5

Mis

e en

fo

rme

Contraintes de mise en œuvre + ++ - Contraintes de conditionnement ++ -- - Cadence de production + ++ - NOTE 4,3 3,7 2

Util

isat

ion Adaptabilité à l’usage + - +

Résistance mécanique ++ + - Potentiel de la technologie ++ + -- Perspectives d’avenir + + + NOTE 4,5 3,25 2,75

Fin

de v

ie

Facilité de tri - + -- Facilité de traitement + ++ -- Compatibilité du matériau avec les traitements

+ + +

Adéquation disponibilité du traitement / matériau

+ + -

NOTE 4 4,25 2 NOTE FINALE 4,3 3,6 2,1

++ très bon (5), + correct (4), - faible (2), -- très faible (1)

Critères environnementaux :

Critères Courants Recyclés Bioplastiques

Ext

ract

ion

Utilisation des ressources nr - ++ + Consommation d’énergie - ++ + Effet de serre -- ++ - Pollution de l’eau ++ ++ -- Pollution des sols - ++ -- NOTE coef 4 2,4 5 2,4

Mis

e en

fo

rme

Utilisation des ressources nr + + + Consommation d’énergie + + + Effet de serre + + - NOTE coef 4 4 4 3,3

Tra

nspo

rt

Utilisation des ressources nr - - -- Consommation d’énergie - - -- Effet de serre - - -- NOTE coef 0,5 2 2 1

Fin

de

vie

Consommation d’énergie ++ ++ + Effet de serre - ++ + Pollution de l’eau + + - NOTE coef 2 3,7 4,7 3,3

NOTE FINALE 3,2 4,6 2,9 ++ très bon (5), + correct (4), - faible (2), -- très faible (1), nr : non-renouvelables.

Afin d’approcher la réalité des impacts environnementaux les notes des différentes étapes du cycle de vie ont été pondérées en fonction de leur contribution au bilan global.

Page 51: Projet Master Materiaux Emballage

51

Critères économiques :

Critères Courants Recyclés Bioplastiques

E Coût matière première ++ ++ --

Perspectives d’avenir - + + NOTE 3,5 4,5 2,5

MeF

Coût de production ++ ++ -- Compétitivité économique ++ - -- NOTE 5 3,5 1

U Valeur marketing -- + ++

Prix d’achat ++ ++ - NOTE 3 4,5 3,5

FdV

Coût de traitement - - ++ Compétitivité économique ++ ++ -- NOTE 3,5 3,5 3

NOTE FINALE 3,75 4 2,5 ++ très bon (5), + correct (4), - faible (2), -- très faible (1)

Critères sociaux :

Critères Courants Recyclés Bioplastiques

Ext

ract

ion

OGM + ++ -- Génération de conflit pétrolier -- - + Utilisation de terres arables ++ ++ -- NOTE 3,7 4 2

Mis

e en

fo

rme

Emplois ++ + - Niveau de salaire - - - Egalité H/F - - - Risques socio-sanitaires - -- + NOTE 2,75 2,25 2,5

Util

isat

ion Comportement d’achat - + ++

Risques socio-sanitaires - -- + NOTE 2 2,5 4,5

Fin

de v

ie

Responsabilité du public + ++ -- Emplois ++ ++ -- Niveau de salaire + + NE Egalité H/F - - - Etat d’éducation du public + + -- NOTE 3,8 4 1,25

NOTE FINALE 3,1 3,2 2,6 ++ très bon (5), + correct (4), – faible (2), -- très faible (1), NE : non-évalué.

Page 52: Projet Master Materiaux Emballage

52

Annexe 10 : Questionnaire Entreprise

Merci de bien vouloir prendre un peu de votre temps pour répondre à ce questionnaire relatif aux nouveaux matériaux d’emballages.

Nom de l’Entreprise :

Nom et Coordonnées du contact :

Réponse souhaitée avant le 20 novembre 2010

Questions relatives aux Bioplastiques

1. Utilisez-vous des bioplastiques pour vos produits ? Si non, projetez-vous d’en utiliser ?

2. Quelle part représente les bioplastiques dans votre production et votre chiffre d’affaire ?

3. Quelle(s) référence(s) de bioplastiques utilisez-vous et pour quel(s) usage(s) ?

4. Sous quelle forme recevez-vous la matière première ? Et d’où vient-elle ?

5. Quelle mise en œuvre particulière nécessite l’utilisation de ce genre de matériau par rapport aux matériaux courants ?

6. Avez-vous ou avez-vous eu des problèmes lors de la mise en place de ces nouveaux matériaux ? Si oui, lesquels ?

7. Quelles sont les limites que vous vous fixées dans l’utilisation de ce type de matériaux ?

Questions relatives aux Matériaux recyclés

8. Utilisez-vous des matériaux recyclés pour vos produits ? Si non, projetez-vous d’en utiliser ?

9. Quelle part représente les matériaux recyclés dans votre production et votre chiffre d’affaire ?

10. Quelle(s) référence(s) de matériaux recyclés utilisez-vous et pour quel(s) usage(s) ?

11. Sous quelle forme recevez-vous la matière première ? Et d’où vient-elle ?

12. Quelle mise en œuvre particulière nécessite l’utilisation de ce genre de matériau par rapport aux matériaux courants ?

13. Avez-vous ou avez-vous eu des problèmes lors de la mise en place de ces nouveaux matériaux ? Si oui, lesquels ?

14. Quelles sont les limites que vous vous fixées dans l’utilisation de ce type de matériaux (proportion dans le produit fini) ?

Questions relatives aux Matériaux courants

15. Quels sont les autres matériaux utilisés dans votre entreprise ? Et pour quel(s) usage(s) ?

16. Utilisez-vous des additifs (anti UV, plastifiant, lubrifiant, …) lors de leur élaboration ? Si oui lesquels et pour quel usage ?

Merci pour votre collaboration !