Projet H2020 CelluWiz : Développement de procédés pour un matériau cellulosique multicouche recyclable et compostable pour l'emballage

CelluWiz a permis le développement de deux technologies de production pilote de matériaux d'emballage 100 % cellulosiques dotés d'excellentes propriétés barrières pour les emballages alimentaires. Les bobines de carton laminé greffé par chromatographie produites à l'échelle pilote ont permis la production de trois modèles de validation de principe (coques, gobelets et barquettes). Compostables, recyclables et biodégradables en milieu marin et dans le compost industriel, ces produits présentent d'excellentes propriétés barrières. Ce projet pose les bases d'une nouvelle génération de matériaux d'emballage 100 % cellulosiques, alternative aux matériaux plastiques ou complexes existants. À l'issue du projet, les avancées scientifiques et technologiques majeures suivantes peuvent être soulignées :

Dans le cadre du lot de travaux 2 (WP2) : des bobines de MFC laminées par voie humide et dotées d'une barrière d'huile spécifique ont été livrées pour les lots de travaux suivants destinés à la production des PoC. La fenêtre de fonctionnement de la petite machine pilote a été déterminée et décrite en termes d'influence de la concentration et de la qualité de MFC, de la vitesse de la machine, du débit d'alimentation, du milieu de filtration, des caissons à vide, de la réplication et du séchage.

• L'homogénéité et la teneur en sécheresse avant la réplication ont été légèrement améliorées avec la réplication sur des panneaux humides et des boîtes à vide avec une plus grande surface d'aspiration respectivement.
• L'analyse des images 3D obtenues par microtomographie à rayons X a permis de déterminer l'épaisseur des couches de MFC et leur surface de contact avec la carte.
• L'analyse du comportement mécanique des films MFC sous charge de traction biaxiale a montré que les films MFC induisent une contrainte d'entraînement prononcée pour plier le panneau laminé humide lors du séchage.

Extrait du WP3 :

• Une méthodologie a été mise en œuvre pour étudier le greffage dans la direction z qui permet la localisation des fractions greffées.
• Des échantillons avec des densités de greffon ultra-élevées ont été obtenus après le développement d'une nouvelle technologie pour ouvrir les films MFC.
• Le greffage de films MFC à des densités de greffage ultra-élevées a conduit à des performances de barrière à l'eau bien au-delà des spécifications cibles pour tous les PoC.
• Une relation de loi de puissance a été démontrée entre les densités de greffon et les performances de barrière à l'eau, permettant de prédire les valeurs de modification cible pour une exigence donnée.

Le processus chromatogénique a été amélioré par l'ajout de boîtes à vapeur avant et après le greffage, ce qui a considérablement augmenté l'efficacité du greffage et les propriétés mécaniques des films stratifiés WP4 MFC.

L'élimination des éléments grossiers d'une suspension de MFC par tamisage à travers une ouverture à fil fin a été testée dans un appareil à l'échelle du laboratoire.

La défloculation dans une suspension de MFC par criblage dans une usine pilote de criblage sous pression de taille semi-industrielle à une concentration allant jusqu'à 2,7 % a été répétée et s'est avérée stable Del WP5.

La boîte à vapeur après greffage améliore la convertibilité grâce à une teneur en humidité plus élevée.

Les preuves de concept ont été produites, testées et livrées conformément au plan.

Tous les indicateurs clés de performance (KPI) en matière de performance des barrières n’ont pas été atteints, mais les tests en conditions réelles des démonstrateurs ont montré des performances excellentes à bonnes du WP6.

Les trois PoC sont compatibles avec le recyclage des emballages industriels conventionnels et sont donc conformes à la norme EN13430 « Exigences relatives aux emballages valorisables par le recyclage des matériaux ». Le taux de recyclage est de 100 % pour la coque et la barquette, et de 97 % pour le gobelet.

La performance environnementale du gobelet CelluWiz, du berceau à la tombe, s'améliore par rapport au gobelet en papier/PE dans toutes les catégories d'impact, avec une réduction allant de 18 % à 82 %.

Une analyse d'éco-efficacité 3D montre que le gobelet CelluWiz est l'option la plus durable par rapport au gobelet en papier/PE et au gobelet en plastique PS analysés comme références.

En termes d'aptitude au contact alimentaire, les matériaux testés répondent aux exigences applicables au papier et au carton selon la recommandation BfR XXXVI, bien que les substances ajoutées intentionnellement doivent être autorisées pour une telle utilisation, même si aucune migration spécifique de ces substances n'est détectée dans les conditions d'utilisation étudiées.