ACV de coproduits, bioplastiques et produit agricole en biocomposites

De juillet 2015 à juin 2018, NaturePlast a participé au projet COPROPLAST (avec le soutien de la Région Normandie et du FEDER) en partenariat avec le groupe AGRIAL.
Ce projet avait notamment pour objectif de proposer aux acteurs de la plasturgie des solutions alternatives intégrant l’utilisation de déchets / coproduits locaux en tant que charge dans différentes matrices polymères.
Dans le cadre de celui-ci, une analyse de cycle de vie* a été réalisée afin de déterminer l’amélioration de l’impact environnemental des biocomposites et produits fabriqués lors de ce projet.

Afin d’être le plus représentatif possible, 4 matrices polymères et 6 coproduits issus du projet ont été étudiés :

  • Polypropylène pétrosourcé, matière « standard » de la plasturgie.
  • Polyéthylène biosourcé, matière dérivée de l’industrie du bioéthanol au Brésil et possédant les mêmes propriétés que son équivalent pétrosourcé.
  • PLA (Polylactide), matière biosourcée issue de l’amidon de maïs ou de la canne à sucre et biodégradable
  • PBS (PolyButylène Succinate), matière partiellement biosourcée également issue de l’amidon de maïs ou de la canne à sucre et biodégradable.

Et:

  • Écart de tri de blé, provenant du tri des semences.
  • Écart de tri d’orge, issu également du tri des semences.
  • Rafle de maïs, issue des activités céréalières.
  • Écart de tri de carottes, issu des activités de découpe de légumes.
  • Vert de poireau, également issu des activités de découpe des légumes.
  • Tourteau de carottes, issu du pressage de légumes pour la fabrication de soupes.

L’étude de l’impact environnemental de ces matrices et coproduits a été réalisée sur un périmètre « cradle to gate », à savoir de la phase de production de la matière première (renouvelable ou fossile) jusqu’à l’obtention de compounds mélangeant matrices et coproduits en passant par la phase de production de chacun. Les choix méthodiques appliquées pour cette étude ont entraîné une répartition des impacts entre produits et coproduits agricoles selon une allocation massique.

Six indicateurs ont été sélectionnés afin d’avoir une représentation large et pertinente de l’impact environnemental de ces composés :

coproduits

Les indicateurs d’occupation des sols et de consommation d’eau présentent une incertitude importante car les données disponibles ne sont pas précises, notamment en ce qui concerne le PP pétrosourcé, empêchant ainsi une comparaison fiable sur ces points.

 

Obtention des coproduits

 

L’étude portant sur l’obtention des coproduits a montré le fort impact de la culture de la biomasse notamment sur les indicateurs d’acidification, eutrophisation et changement climatique.

Les étapes de transformation nécessaires à l’utilisation en plasturgie (séchage, broyage, tamisage) sont également responsables d’un impact important sur la consommation d’énergie, notamment pour les coproduits à fort taux d’humidité (pouvant être supérieur à 80%) tels que les écarts de tri de carottes et le vert de poireau.

Le tourteau de carottes est ainsi le coproduit le plus performant sur les indicateurs sélectionnés suivi du blé et de l’orge.

 

coproduits

 

Production des matrices

 

L’étude de la production des matrices a mis en avant que les versions biosourcées sont plus performantes sur les critères de Changement Climatique et Energie mais présentent un désavantage sur les facteurs d’acidification et d’eutrophisation, de la même façon que les coproduits du fait de l’obtention de la biomasse pour leur production. Concernant le critère de Changement climatique, l’impact positif des matrices biosourcées se trouve accentué lorsque l’on considère le carbone biogénique (carbone qui est capté par les végétaux pour leur croissance). En effet, les matrices biosourcées sont dans ce cas 60% plus performantes que le PP pétrosourcé.

 

 

Etudes des biocomposites

 

Un des objectifs premiers de l’introduction de coproduits dans une matrice plastique est de faire baisser son impact environnemental. En prenant en considération la carbone biogénique pour les matrices biosourcées ainsi que pour les coproduits, il a été observé que peu importe le pourcentage de coproduits introduits lors de la fabrication des biocomposites, les critères environnementaux s’en trouvaient positivement impactés. De plus, l’utilisation de matrice biosourcée permet d’être plus performant (notamment avec le PLA et le PE biosourcé), même si un composite sur base pétrosourcée restera pertinent du point de vue environnemental comparé à la matrice considérée seule.

 

Cas d’un produit fini

 

Afin d’illustrer de manière plus précise les potentiels gains en conditions réelles, une des applications visées dans le projet a été évaluée plus précisément. Il s’agit d’isolateurs pour clôtures électriques pour lesquels la fin de vie ici considérée est l‘incinération avec récupération d’énergie :

 

coproduits

 

Du fait de la longue durée d’utilisation du produit (environ 10 ans), les versions biodégradables sont ici à proscrire. La comparaison est ainsi effectuée entre un PP pétrosourcé utilisé seul, un composite PP + Blé et un PE biosourcé + Blé.

 

produits

 

L’utilisation d’un biocomposite entièrement biosourcé présente un avantage important sur les critères Energie et Changement climatique comparativement au PP et à son compound avec du blé. La réduction d’impact sur ces critères par rapport au PP utilisé seul est ainsi d’environ 40%. Néanmoins les critères Eutrophisation et Acidification sont négativement impactés par l’utilisation de produits biosourcés, pour les raisons évoquées ci-dessus.

 

Enseignements

 

Cette analyse de cycle de vie a permis de mettre en évidence l’avantage environnemental à utiliser des coproduits avec des matrices biosourcées ou pétrosourcées, notamment du point de vue des critères de consommation d’énergie et de changement climatique. Elle a également permis d’identifier certains points négatifs tels l’Eutrophisation aquatique et l’Acidification, ces 2 critères étant impactés par l’origine agricole des matrices biosourcées et des coproduits.

En effet, les cultures de biomasses de première génération (céréales, canne à sucre, etc.) dont proviennent matrices et coproduits biosourcés entraînent des mauvais résultats sur ces 2 indicateurs en comparaison des produits pétrosourcés.
Néanmoins, de nombreux projets de production de matrices biosourcées à partir de biomasses de nouvelles générations (cellulose, déchets organiques, eaux usées, etc.) sont actuellement en cours et devraient rendre disponible à court terme ces solutions.

Les autres points d’amélioration ayant été mis en évidence lors de cette étude sont les différents procédés de traitement des coproduits (séchage, broyage, tamisage, etc.) qui doivent être soigneusement choisis afin de réduire encore plus l’impact environnemental de ses biocomposites.

 

A propos de : NaturePlast est une société française basée en Normandie (Ifs – 14), spécialisée dans les bioplastiques. Forte d’une expérience de plus de 10 ans dans ce domaine, elle dispose du portefeuille de matières premières et compounds biosourcés et/ou biodégradables le plus large en Europe. Elle accompagne également, avec sa société fille BiopolyNov, les industriels de la naissance à l’industrialisation de leur projet d’innovation. Grâce au savoir-faire en Recherche et Développement acquis au cours de ces années, NaturePlast et BiopolyNov se positionnent ainsi en experts dans le développement et la production de formulations pour des projets clients ou collaboratifs.

 

*L’Analyse de cycle de vie a été réalisée par l’entreprise O2M Conseil