Trop exotiques, trop chers et pas assez de recul, tels sont les obstacles auxquels sont confrontés les promoteurs de l’utilisation des plastiques à base de composants biologiques. Pourtant, l’industrie s’y intéresse. Celui qui saura apprécier le potentiel de ces nouveaux matériaux pourrait à long terme disposer d’avantages compétitifs.
Les bioplastiques ? Pourquoi un ingénieur voudrait-il s’y intéresser ? Il trouve dans l’industrie plasturgique des processus bien rôdés, des matériaux optimisés à base de pétrole, toutes sortes d’additifs dans des catalogues et peut ainsi couvrir les marchés les plus intéressants pour ses débouchés avec des matériaux disponibles.
Pourtant, certains fabricants de produits médicaux comme B.Braun Melsungen se penchent sur des processus complètement différents et participent à un projet de recherche allemand de grande envergure sur les biopolymères. « Il s’agit pour nous d’une question stratégique : nous voulions savoir s’il pouvait exister autre chose pour les produits médicaux », affirme Stefan Roth, directeur du groupe de travail sur les sciences des matériaux dans le domaine des soins hospitaliers chez B.Braun. Les chercheurs allemands n’ont encore aucun produit concret en vue. « Même s’il s’agit encore d’un marché de niche et qu’il ne serait pas possible de lancer une production à partir des matériaux disponibles qui sont jusqu’ici en quantités limitées, nous voulons prendre le pouls de la recherche, car c’est un marché intéressant qui est déjà en train de se développer ».
Le « bio » étant un concept qui revêt plusieurs facettes, il est difficile de savoir de quoi il retourne. Dans le domaine des plastiques, les matériaux sont dits « à base de composants biologiques » lorsqu’ils ne sont pas fabriqués à partir de pétrole, et si, dès le début de la production, ils contiennent une matière première durable, de quelque type que ce soit. De la canne à sucre aux déchets agricoles, en passant par la paille de céréale ou l’huile végétale, toute matière première est envisageable. Le matériau obtenu au final dépend du processus et des spécifications du fabricant. On fabrique déjà de cette façon du polyéthylène, du polyamide, du polyuréthane, et même du PVC.
Les propriétés des matériaux dits à composants biologiques ne sont guère différentes de celles des matériaux classiques. « En définitive, d’un point de vue chimique, les plastiques à composants biologiques ne sont « que » des plastiques comme ceux que nous connaissons », affirme Hans-Josef Endres de l’IfBB (Institut pour les bioplastiques et les biomatériaux composites) de l’Université technologique de Hanovre.
Cela comporte des avantages. Les connaissances acquises par l’industrie sur le traitement de ces matériaux au cours des dernières décennies peuvent pour beaucoup être mises en pratique. Mais l’inconvénient est que les plastiques à composants biologiques coûtent, aujourd’hui encore, plus cher que les matériaux à base de pétrole. Le PET implique un surplus de 20 à 30 % sur les coûts des matières premières, selon Hans-Josef Endres. L’ingénieur qui propose ce changement doit alors rapidement se justifier.
« À terme, nous ne pourrons pas éviter cette étape », affirme Hans-Josef Endres. Dans la mesure où nous ne disposerons plus dans un avenir prévisible des mêmes quantités de ressources pétrolières et qu’une vie sans plastique « n’est plus concevable pour l’humanité », nous devons envisager assez rapidement d’autres solutions. « En Asie et en Amérique du Sud, on assiste déjà à de nombreux développements, le savoir-faire et la production de matières premières, ainsi que, notamment, la croissance du marché dans les années à venir, sont sensiblement en avance sur l’Europe ». L’Europe pourrait facilement rater le coche si trop peu d’entreprises s’engagent dans ce domaine, s’inquiète Hans-Josef Endres. « On peut bien sûr se dire qu’on attend encore cinq ou dix ans sans rien faire. Mais alors, une chose est sûre, il sera trop tard ».
Selon Stefan Roth, chercheur en science des matériaux chez B. Braun, est également d’avis qu’il faut s’engager rapidement dans cette voie. « La dynamique du marché des bioplastiques dépend du cours du pétrole, et personne ne peut prédire avec exactitude comment il va évoluer dans les prochaines années ». Peut-être faudra-t-il attendre dix ans où le temps sera venu de commercialiser des produits médicaux en bioplastique. « Pour éviter de me faire dépasser par le marché, je préfère réunir aujourd’hui mes expériences ».
D’un point de vue technique, nombre des plastiques fabriqués à partir de composants biologiques n’ont rien à envier aux plastiques classiques. Certains plastiques conventionnels peuvent être remplacés par des bioplastiques, notamment lorsque ces derniers sont similaires de par leur structure chimique, et donc leurs propriétés, à leurs équivalents pétrochimiques. Le remplacement par ces « substituts directs » ne pose en général aucun problème.
C’est ce qu’a également observé B. Braun dans le cadre du projet Biopolymères. Les pièces en bioplastiques sont stérilisables et résistent au contact avec le désinfectant. Produites jusqu’à présent en polystyrène, des pinces à galets ont été fabriquées en PLA modifié à base de composants biologiques. Ces pièces sont utilisées à des fins de démonstration comme composants de boîtier pour une pompe et font actuellement l’objet d’expériences. « Nous devons certes étudier encore un peu plus la capacité du processus », indique Stefan Roth. Mais il ne semble pas que l’on doive s’attendre à des difficultés de fond.
Il est impossible de dire globalement combien de temps il faudra patienter avant de pouvoir adapter les processus. « Nous avons toutefois constaté dans différents projets que le fabricant avait expérimenté le procédé pendant peut-être deux ou trois semaines avant de livrer le produit », rapporte Hans-Josef Endres. Si les machines ne changent pas, il a parfois fallu adapter l’outil ou modifier la géométrie de la carotte (points d’injection) ou encore, compenser les propriétés d’écoulement légèrement différentes pour obtenir les temps de cycle habituels.
« Ce n’est pas sorcier et cela s’apparente en définitive au remplacement d’un matériau à base de pétrole par un autre », concède Hans-Josef Endres. Naturellement, tout n’est pas encore complètement optimisé comme on en a l’habitude dans l’industrie. « Nous profitons néanmoins des expériences que nous avons acquises au cours des 50 dernières années, nous savons à quelles questions il est nécessaire de répondre pour une production à plus grande échelle, et la quantité des données disponibles augmente rapidement ». Coloration, réticulation par irradiation, résistance au passage en autoclave, démoulage et utilisation d’additifs, tous ces points doivent être rendus possibles et faire l’objet d’études et d’une documentation à l’avenir.
Ne nous berçons toutefois pas d’illusions quant aux quantités de bioplastiques produites. Certes, les 1,5 million de tonnes de bioplastiques produits chaque année représentent une quantité, mais rapportée aux 235 millions de tonnes de plastiques utilisés dans le monde, elle reste marginale et indique clairement que leur utilisation n’en est qu’à ses débuts. « Nous enregistrons une croissance rapide à un bas niveau », commente Hans-Josef Endres.
Certains pionniers du secteur industriel rendent compte de conclusions qui présagent une fabrication en série. « Coca Cola a annoncé que d’ici 2016, toutes les bouteilles en PET seront fabriquées en matériau PET à base de composants biologiques », ajoute-t-il.
Les bioplastiques peuvent donc remplacer les matériaux classiques et il existe de nombreuses applications que les bioplastiques vont permettre de généraliser. En outre, plus le cours du pétrole augmentera, plus vite l’expertise dans ce domaine sera recherchée. « Pour des solutions spécialisées comme les kits d’injection pour les thérapies anti-cancéreuses ou les cathéters veineux centraux, c’est toujours et avant tout le savoir-faire qui prime. Le prix du matériau passe ici à l’arrière-plan », affirme Stefan Roth, l’expert en matériaux de B.Braun. Le coût du matériau a un fort impact sur le prix final des articles à usage unique et la hausse du prix du pétrole se fait largement sentir depuis plusieurs années. « Par conséquent, ce que nous apprenons dans le cadre du projet Polymères ne restera certainement pas au fond d’un tiroir ».
Birgit Oppermann birgit.oppermann@konradin.de
Les bioplastiques à Compamed
Vous n’avez jamais trouvé l’occasion nulle part de poser vos questions à des spécialistes sur les bioplastiques, un domaine aussi fascinant que prometteur ? Ne ratez pas le rendez-vous que vous donne la revue médecine&technique (hall 8a, stand J41), qui recevra des chercheurs de l’Institut pour les bioplastiques et les biomatériaux composites (IfBB) de l’Université technologique de Hanovre, lesquels vous feront part de leur savoir-faire et vous feront toucher du doigt des pièces en bioplastique.
Ils vous apprendront quels bioplastiques sont actuellement sur le marché, comment l’offre va certainement se développer et quelles possibilités présente aujourd’hui leur utilisation dans l’industrie. « Les bioplastiques résorbables en sont une particularité, car ils sont importants pour des applications spéciales dans le secteur médical », affirme Andrea Siebert-Raths, directeur du groupe des chercheurs juniors de l’IfBB. Il n’en est pas moins intéressant de sonder les applications orientées vers l’industrie, qui étaient jusqu’à présent presque exclusivement couvertes par des matériaux classiques. « Je suis sûr que nous avons quelque chose d’unique à offrir avec les bioplastiques ». Les matières premières durables, à partir desquelles on fabrique ces nouveaux plastiques, sont finalement multiples.
Vous voulez tout savoir sur les bioplastiques ? N’hésitez pas à nous rendre visite sur notre stand hall 8a, stand J41
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