Les déchets de chanvre pourraient devenir une matière première précieuse pour des films d'emballage à faible émission de carbone, selon une recherche explorant les biocomposites à base de chènevotte comme alternative aux plastiques d'origine fossile.

Cette étude montre comment une partie de la plante de chanvre souvent jetée peut être transformée en microfibres et mélangée à des biopolymères pour améliorer les performances des matériaux destinés aux applications d'emballage et de films agricoles.

La chènevotte est la partie ligneuse intérieure de la tige de chanvre. Elle est généralement moins valorisée commercialement que la fibre de chanvre, mais offre une opportunité intéressante pour l'emballage car elle est d'origine végétale, largement disponible là où le chanvre est transformé et adaptée à la conversion en microfibres de renforcement. Transformer ce résidu de biomasse en matériau d'emballage pourrait soutenir à la fois l'efficacité des ressources et la valorisation des déchets.

Production de microfibres de chènevotte

Les chercheurs ont produit des microfibres de chènevotte en utilisant un broyage à sec et humide suivi d'une microfibrillation.

Ces microfibres ont ensuite été utilisées dans deux systèmes prototypes : des films d'emballage mélangés à de l'acide polylactique (PLA) et des films paillis mélangés à un thermoplastique à base d'amidon (TPS) et du poly(butylène adipate-co-téréphtalate) (PBAT).

Les matériaux d'emballage d'origine végétale ne se développeront que s'ils combinent des matières premières renouvelables avec des performances, une processabilité et des voies de fin de vie crédibles.

L'ajout de microfibres de chanvre a amélioré les performances mécaniques. La résistance à la traction a augmenté d'environ 20 % pour les films d'emballage et de 33 % pour les films paillis par rapport aux matériaux de référence. Cela est important car de nombreuses alternatives bioplastiques doivent surmonter des préoccupations concernant la résistance, la flexibilité et la fiabilité avant de pouvoir concurrencer les films conventionnels à base de pétrole.

La recherche souligne également que l'impact environnemental des biocomposites dépend fortement de leur mode de fabrication. Augmenter la part de microfibres de chanvre et incorporer davantage de biopolymères pourrait améliorer les économies de carbone. Dans des formulations optimisées, l'étude suggère des réductions allant jusqu'à 4,25 kg de CO2 par kg de film paillis.

• La chènevotte valorise un flux de biomasse souvent sous-utilisé.
• Le renforcement par microfibres peut améliorer la résistance à la traction des films bioplastiques.
• Les films à base de PLA peuvent offrir un potentiel pour les applications d'emballage.
• Les choix de fin de vie influencent fortement le profil carbone global.

Les choix de traitement ont montré leur importance. Lors du séchage des microfibres, le séchage au four a été plus performant d'un point de vue durable que le séchage par pulvérisation. Cette différence est liée à la demande électrique plus élevée et à la combustion de charbon associées au séchage par pulvérisation. Cette constatation est pertinente pour les développeurs d'emballages car un matériau renouvelable ne garantit pas automatiquement une faible empreinte environnementale si son traitement est énergivore.

Les chercheurs ont également réalisé une analyse du cycle de vie couvrant plusieurs scénarios de fin de vie, incluant l'incinération avec récupération d'énergie, l'incinération sans récupération, le compostage industriel et la digestion anaérobie, en prenant la mise en décharge comme cas de référence. La digestion anaérobie a présenté le potentiel de réchauffement global le plus faible car le biogaz peut être converti en électricité et le digestat restant utilisé comme amendement de sol.

Pour les films d'emballage, les résultats indiquent une opportunité plus large : les résidus agricoles peuvent aider à réduire la dépendance aux matériaux fossiles lorsqu'ils sont combinés avec des biopolymères appropriés et des systèmes d'élimination responsables. Cependant, l'adoption commerciale nécessitera plus que des performances en laboratoire. Les matériaux doivent répondre aux exigences de soufflage ou de coulée de film, de scellage, de propriétés barrières, de durée de vie, de conformité réglementaire et de coût.

Les biocomposites à base de chènevotte pourraient être particulièrement pertinents pour des applications où la flexibilité, la renouvelabilité et un impact carbone réduit sont importants. Dans l'emballage alimentaire et pharmaceutique, une validation supplémentaire serait nécessaire pour confirmer la sécurité, la performance de migration et la compatibilité produit. Néanmoins, la recherche s'ajoute à l'intérêt croissant pour les matériaux biosourcés pouvant servir à l'emballage sans dépendre uniquement des intrants fossiles vierges.

La principale leçon est que l'innovation en emballage durable doit être évaluée sur l'ensemble du cycle de vie. L'origine de la matière première, l'énergie de traitement, la performance mécanique et les infrastructures de fin de vie influencent tous le bénéfice environnemental final. Les déchets de chanvre offrent une promesse, mais leur valeur réelle dépendra de l'efficacité de leur traitement, conversion et récupération après usage.

Alors que les entreprises d'emballage recherchent des alternatives aux plastiques conventionnels, les films à base de chènevotte pourraient faire partie d'une boîte à outils matérielle plus large. L'étude renforce l'idée que les flux de déchets de biomasse ne sont pas seulement des résidus agricoles, mais des éléments constitutifs potentiels pour la prochaine génération de matériaux d'emballage à faible impact.