La Tribune

Les emballages font leur grande révolution bio

Suspension de nanofibrilles de cellulose au Laboratoire génie des procédés papetiers (LGP2). Elles pourraient concurrencer les films plastiques actuels. / LGP2
Suspension de nanofibrilles de cellulose au Laboratoire génie des procédés papetiers (LGP2). Elles pourraient concurrencer les films plastiques actuels. / LGP2
Erick Haehnsen  |   -  1620  mots
Trop chers, trop polluants, pas assez efficaces..., les emballages doivent évoluer. Les professionnels n'ont plus le choix. De vastes programmes de recherche les poussent vers les technologies les plus en pointe pour repousser la date limite de consommation et développer des produits biosourcés et biodégradables.

L'emballage s'est engagé dans une véritable révolution. Sous la pression conjointe des industriels, de la grande distribution et des consommateurs, le secteur entre plus qu'on ne le croit dans le XXIe siècle. Ses inventeurs se recrutent dans les biotechnologies, la chimie verte, les nanotechnologies, le design et la microélectronique.

Des technologies de pointe qui vont permettre, par exemple, de repousser la date limite de consommation (DLC) des produits emballés afin d'enrayer la perte alimentaire (un tiers de la nourriture produite chaque année dans le monde, selon la FAO).

Assurer la traçabilité individuelle de chaque produit

Mais aussi de s'affranchir le plus possible du recours à la chaîne du froid afin d'économiser de l'énergie. Ou encore de réduire l'empreinte environnementale en passant aux matériaux d'origine végétale tout en développant la recyclabilité des matériaux. Ou, last but not least, d'assurer la traçabilité individuelle de chaque produit...

Le tout, bien entendu, au meilleur prix et en conservant les fonctionnalités originelles de l'emballage : protéger le produit de l'usine jusqu'au consommateur, informer, communiquer et séduire.

Dans cet esprit, les emballages deviennent de plus en plus actifs, intelligents, communicants et biodégradables. Si ce mouvement se fait en douceur, cela n'en reste pas moins une révolution.

Contrôler les conditions de conservation

Premier enjeu : contrôler les conditions de conservation d'un produit et relayer cette information sur une étiquette dédiée. À l'instar des indicateurs de rupture de la chaîne du froid fournis par le français Cryolog ou des capteurs de maturité intégrés à des barquettes filmées.

Leur intérêt consiste à indiquer qu'une poire ou une pomme sont arrivées à maturité. « Au fur et à mesure que les fruits libèrent de l'éthylène, l'étiquette change de couleur », explique Annette Freidinger, consultante du Salon emballage.

Ces nouveaux indicateurs sont en pleine émergence. Notamment en Nouvelle-Zélande où le groupe Jenkins et l'institut HortResearch ont développé l'étiquette Ripsense. Laquelle change de couleur selon qu'un fruit est croquant, ferme ou juteux.

« Pour l'heure, ces emballages "actifs et intelligents" sont peu présents en France, car la réglementation européenne en la matière ne date que de 2009 », précise Carole Guillaume, maître de conférences à l'IUT de Montpellier.

Absorbeurs d'oxygène et puces électriques

Tout aussi prometteurs, les indicateurs de sécurité microbiologique visent à détecter les bactéries toxiques (Salmonella, Listeria, E.coli...). Les prototypes actuels se contentent de piéger les contaminants.

« Problème : ces systèmes réclament d'être à la fois très sensibles et en contact direct avec les aliments », relève Annette Freidinger.

D'où l'intérêt des emballages actifs visant à prolonger la conservation des produits en utilisant notamment des ingrédients alimentaires, comme l'exige la réglementation française.

« En matière d'actifs antimicrobiens, les chercheurs testent les huiles essentielles à base d'origan, de cannelle ou de lavande pour empêcher la prolifération de micro-organismes », reprend Annette Freidinger.

Le recours aux absorbeurs d'oxygène

D'autres systèmes actifs sont également proposés. Comme les absorbeurs d'oxygène qui font l'objet de nombreux brevets. Parmi les acteurs du secteur, citons les laboratoires Standa (26 personnes, 10 millions d'euros de chiffre d'affaires). Basée à Caen, cette PME fournit aux industriels de l'agroalimentaire (charcutier, traiteur, etc.) des absorbeurs d'oxygène fondés sur la capacité d'oxydation de la poudre de fer ou bien sur des procédés organiques.

« Ces derniers ont la capacité d'absorber l'oxygène et d'émettre du CO2 qui a des effets bactériostatiques », fait valoir Marc Legrand, directeur général des laboratoires Standa.

Un autre pan de la recherche sur les emballages actifs concerne les ruptures de la chaîne du froid. Un sujet sur lequel phosphorent les 26 membres du projet Frisbee (8 millions d'euros de budget, dont 6 millions financés par l'Union européenne).

Parmi les axes de ce projet, l'un concerne l'utilisation des matériaux en changement de phase (MCP) à base d'acides gras qui seront encapsulés dans des films d'emballage ou des emballages en plastique.

Le premier système d'étiquettes électroniques RFID

« En cas de choc thermique, les nanocapsules fondront comme des glaçons afin d'absorber la chaleur et empêcher ainsi la température de monter », résume la chercheuse Graciela Alvarez, coordinatrice de Frisbee au sein de l'Irstea (Institut de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture), autrefois appelé Cemagref.

Les premiers prototypes devraient être disponibles dans un an.

De son côté, le projet Decarte veut s'illustrer avec le Decartag, qui vient de s'achever. À savoir le premier système d'étiquettes électroniques RFID (radio frequency identification) directement intégré dans les emballages en cartons ondulés et cartons plats... durant leur processus de fabrication en grande série.

« Grâce à la puce RFID de l'étiquette électronique lisible avec un smartphone, l'emballage va fournir au consommateur une information de plus plus complète : traçabilité individualisée du produit, composition, recettes de cuisine, conseil santé, prix du produit, total des achats en temps réel. Les personnes malvoyantes pourront se faire lire ces informations par smartphone... », explique Bertrand Helle, DG des Cartonneries de Gondardennes (160 millions d'euros de chiffre d'affaires, 760 salariés), pilote du projet Decarte qui rassemble, entre autres, Reno de Medici Blendecques (cartons plats), Tagsys (puces électroniques), GIC (machines industrielles), Stratus Packaging (étiquettes électroniques), l'Institut d'électronique de microélectronique et de nanotechnologie, l'Inria (Institut national de recherche en informatique et automatique) et le Centre technique du papier. 

« Pour diminuer le coût de la puce RFID à moins de cinq centimes pièce, son antenne de communication est tout simplement imprimée à l'aide d'encres conductrices mises au point par le Centre technique du papier. Ensuite, une machine spéciale, élaborée par GIC viendra coller les étiquettes électroniques à grande vitesse », détaille Bertrand Helle.

Biodégradables et microperforés au laser

Régulièrement mis à l'index pour leur caractère hautement polluant, les futurs matériaux d'emballage seront biosourcés. À commencer par ceux des fruits et légumes qui, trop étanches, les empêchent de mûrir et de respirer. Du coup, il faut les microperforer au laser.

« On s'intéresse alors aux biopolymères à perméabilité sélective qui laissent passer des gaz comme l'oxygène, la vapeur d'eau et le gaz carbonique », poursuit Nathalie Gontard, directrice de recherche à l'Inra (Institut national de recherche en agronomie) et directrice du laboratoire d'ingénierie des agropolymères et technologies émergentes à l'université de Montpellier.

Plus précisément, dans le cadre du projet européen EcoBioCap (Ecoefficient Biodegradable Composite Advanced Packaging), ces matériaux recourent à des constituants biopolymères (biopolyestères, fibres, protéines, bioadditifs) issus des sous-produits de l'industrie agroalimentaire (huiles, lait, céréales, bières...).

Résultat attendu : ils seront non seulement renouvelables mais aussi biodégradables, donc susceptibles de finir en compost.

À côté de prestigieux centres de recherche (Inra, Fraunhofer Institut...), EcoBioCap rassemble des industriels comme la société espagnole Nanobiomatters qui fournit des nanomatériaux à l'industrie de l'emballage et l'allemand FürstPlast spécialiste de l'injection plastique.

Ainsi que des entreprises utilisatrices d'emballages comme la fromagerie lozérienne Le Fédou, ou le distributeur français de fruits et légumes Alterbio...

Le consortium mise, notamment, sur différentes méthodes qui valorisent les polyesters biodégradables de la famille des PHA (polyhydroxyalcanoates), produits naturellement par fermentation bactérienne de sucres ou de lipides.

« Nous adapterons le matériau qui convient le mieux à tel aliment. Par exemple, pour les fruits "à respiration rapide" comme les fraises ou les cerises, nous ajouterons au matériau des fibres qui vont éviter l'asphyxie », reprend Nathalie Gontard. Pour sa part, le LGP2 (Laboratoire génie des procédés papetiers) de Grenoble INP-Pagora mise également sur les fibres. Ou plutôt sur les fibres nanoscopiques de la cellulose issue du bois. « Ces nanofibrilles, qui mesurent de 1 à 2 microns de long et de 10 à 50 nanomètres de diamètre, pourraient concurrencer les films plastiques actuels », confie Nathalie Lavoine, doctorante au LGP2.

Pour sa part, le projet européen Succipack s'oppose aux PHA : « Leurs propriétés sont limitées : ils sont cassants, se ramollissent dès 60 °C et ont une mauvaise tenue à l'oxygène et à l'eau... », estime Patrice Dole, directeur du site de Bourg-en-Bresse du CTCPA (Centre technique de la conservation des produits agricoles). « Le PHA a peut-être été lancé trop tôt et trop rapidement par la société NatureWorks avec un brevet qui bloque les autres possibilités de développement de produits. »

Conséquence, le consortium Succipack, qui mise sur un autre biopolymère, le PBS (polybutilène succinate), s'impose, dès l'étape de la recherche, d'élargir le plus possible les champs d'application du PBS et d'optimiser ses propriétés avant son lancement commercial. Les grandes manœuvres sont engagées.

Produits naturellement par fermentation bactérienne

Le consortium mise, notamment, sur différentes méthodes qui valorisent les polyesters biodégradables de la famille des PHA (polyhydroxyalcanoates), produits naturellement par fermentation bactérienne de sucres ou de lipides.

« Nous adapterons le matériau qui convient le mieux à tel aliment. Par exemple, pour les fruits "à respiration rapide" comme les fraises ou les cerises, nous ajouterons au matériau des fibres qui vont éviter l'asphyxie », reprend Nathalie Gontard. Pour sa part, le LGP2 (Laboratoire génie des procédés papetiers) de Grenoble INP-Pagora mise également sur les fibres. Ou plutôt sur les fibres nanoscopiques de la cellulose issue du bois.

«Ces nanofibrilles, qui mesurent de 1 à 2 microns de long et de 10 à 50 nanomètres de diamètre, pourraient concurrencer les films plastiques actuels », confie Nathalie Lavoine, doctorante au LGP2.

 

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