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Place aux solutions durables

Sylvie Latieule

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Place aux solutions durables

Coca Cola étudie la possibilité d'une Plant bottle à 100 % biosourcée.

© © CocaCola

Le marché des bioplastiques est promis à une forte croissance. Dominé par les plastiques biodégradables, il s'enrichit progressivement de nouvelles familles durables. Polyuréthane, polyesters, polyamides, caoutchoucs... la plupart des grands polymères vont être concurrencés par des versions biosourcées.

Le 26 janvier, le Groupe Français des Polymères a réuni à Paris une large communauté de scientifiques des milieux académiques et industriels pour s'interroger sur la question des synthons, bioraffineries et polymères biosourcés de demain. Un sujet en devenir car le marché des bioplastiques n'est encore qu'une niche. Il a représenté un volume de l'ordre de 0,5 Mt en 2009, sur un total de 250 Mt/an pour toute l'industrie des plastiques, selon les chiffres du cabinet Pro-BIP, repris par Luc Averous, Professeur à l'Université de Strasbourg et responsable scientifique de la journée. Le marché des bioplastiques est néanmoins promis à une forte croissance, puisque les volumes attendus pour 2020 sont de l'ordre de 4,5 Mt/an. En valeur, le marché attendu est à 2,8 Mrds $ en 2018, selon le cabinet américain Ceresana, avec une croissance annuelle de 17,8 %. Aujourd'hui, l'Europe n'est pas à la traîne avec une part de marché dans le biodégradable qui est presque de 50 %, suivie par l'Amérique du Nord et l'Asie-Pacifique. Un rééquilibrage est toutefois attendu pour les prochaines années avec la montée en puissance de l'Asie-Pacifique et surtout de l'Amérique du Sud, en particulier du Brésil. Sur ce marché de niche, les biopolymères qui ont fait leurs preuves commercialement ne sont encore qu'une poignée. Ainsi, ce sont les polymères biosourcés biodégradables qui dominaient à 92 % le marché en 2010. Le principal représentant étant le PLA (acide polylactique). Le PHA (polyhydroxyalkanoate) qui lui est souvent associé a récemment subi un sérieux revers, avec l'arrêt du partenariat entre Metabolix et Archer Daniels Midland (ADM) qui a choisi de se retirer de leur coentreprise 50/50, Telles. Selon ADM, des incertitudes continuent de peser sur cette activité, avec des coûts plus élevés qu'envisagés et une adoption par le marché plus frileuse qu'espérée. D'autant que depuis 4-5 ans, on commence à observer une vraie mutation en termes de production industrielle des matériaux biodégradables vers des matériaux durables biosourcés. La croissance à venir de ces polymères va profiter davantage aux catégories biosourcées non biodégradables qui devraient passer d'une part de 8 % en 2010 à 47 % en 2018, selon l'étude Ceresana, pour des marchés comme la construction ou l'automobile. Dans ces polymères durables, on trouve le PA11, polymère biosourcé historique dont le début de la production date des années 40. Mais on peut également citer d'autres polyamides ou des familles comme les polyuréthanes thermodurs (PU) ou thermoplastiques (TPU), ou les polyesters. Sachant que pour les PU ou TPU, seule la partie polyol est généralement proposée en version biosourcée. Les isocyanates biosourcés en sont encore au stade du début de production industrielle. Outre le domaine des isocyanates, c'est toute la chimie des aromatiques qui attend des solutions biosourcées. Les noyaux aromatiques ou autres structures cycliques avoisinantes jouent un rôle fondamental dans la structure des polymères dans la mesure où elles apportent de la rigidité et des propriétés mécaniques aux futurs matériaux. Hormis d'abondants travaux de recherche fondamentale, Jean-Pierre Pascault de l'Insa Lyon a dressé une liste de sociétés qui travaillent activement sur cette thématique, à commencer par Anellotech, Virent, Gevo, Biofine Technology qui travaillent sur l'élaboration de structures aromatiques inspirées de structures fossiles. Avantium, avec sa technologie YXY, convertit pour sa part de la biomasse en dérivés furaniques. En décembre, la société a annoncé un partenariat avec Coca Cola pour le développement d'une « plant bottle » à 100 % biosourcée, non plus en PET mais à partir de PEF (à base de Furan-2,5-dicarboxylic acid).

Le cas particulier des caoutchoucs et élastomères a été évoqué par Claude Janin, conseiller scientifique LRCCP et Elastopole. Le caoutchouc était dans le passé un produit exclusivement naturel, issu de l'hévéa. Ce produit naturel continue à représenter 20 % des approvisionnements mondiaux car il possède des propriétés irremplaçables, en particulier une faculté à cristalliser sous tension. Il a été néanmoins largement supplanté par des produits tels que les SBR et polybutadiène pour les pneus, EPDM pour les caoutchoucs industriels, polyisoprène, NBR et HNBR pour les caoutchoucs de spécialité. Le point commun de tous ces produits est qu'ils sont obtenus à partir de coupes C4-C5 sorties du vapocraquage. Or ces coupes se raréfient au plan mondial avec l'allègement des charges de vapocraquage qui utilisent plus de gaz et moins de naphta. Aussi aujourd'hui, les producteurs de caoutchoucs sont amenés à se tourner à nouveau vers le biosourcé pour sécuriser leur matière première. De nombreux projets sont en cours. Goodyear et Genencor travaillent sur l'isoprène, ainsi que Michelin et Amyris. Lanxess et Gevo s'intéressent à l'isobutène et Synthos et Global Bioenergie au butadiène. Mais le chemin sera long. Ces partenariats, dont le plus ancien remonte à 2010, ne sont pas encore entrés en phase de pilotage.

La journée s'est achevée par une table ronde très enrichissante réunissant des industriels des agroressources (Roquette, Novance, pôle IAR) et de la chimie (Solvay, UIC). Elle a permis de constater qu'entre recherche de substituts identiques aux produits fossiles (« me too ») ou de structures innovantes aux nouvelles fonctionnalités, la question n'a pas été tranchée. Dans certaines régions du monde, des opportunités se créent grâce à une grande disponibilité de matière végétale compétitive. C'est le cas de l'éthylène à base de canne à sucre au Brésil, du glycérol en Europe ou bientôt de l'acide succinique. Dans ce cas, on est plutôt dans une logique de « me too » où une matière pétrosourcée est remplacée à l'identique par son équivalent biosourcé. L'avantage de cette stratégie est qu'elle permet de continuer à travailler sur les mêmes types de polymères avec des outils industriels existants, en particulier au niveau des transformateurs de matière plastique. D'un autre côté, les recherches sur les produits biosourcés amènent aussi la promesse de structures totalement innovantes aux fonctionnalités nouvelles (ex : le plastique Gaïalène de Roquette). Il est probable que, dans le futur, toutes ces solutions biosourcées se déploieront en parallèle, en fonction de la zone géographique et de l'accès à la biomasse. Mais dans tous les cas, les solutions biosourcées sont condamnées à être plus économiques ou plus innovantes. Le pétrole, notamment pour des applications à forte valeur ajoutée dans le domaine de la chimie, a encore plusieurs décennies devant lui. Par ailleurs, les produits biosourcés n'ont pas encore apporté la preuve de leur neutralité environnementale. On s'interroge encore sur l'impact environnemental réel de la phase agricole dans la fabrication d'un produit biosourcé. La réalisation d'analyses de cycles de vie indiscutables et comparatives, cradle to cradle (de la tombe à la tombe), devient de plus en plus urgente.

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