Un aperçu des emballages écologiques sans bois
Abstrait
Face à la demande mondiale croissante d'emballages durables, l'industrie papetière est confrontée au défi de trouver des matériaux alternatifs biodégradables. Cette étude examine la faisabilité de l'utilisation de déchets agricoles non ligneux, tels que les feuilles d'ananas, les fibres de bananier et la paille de riz, comme matières premières d'emballage. Les recherches indiquent que ces fibres constituent des substituts du bois très prometteurs grâce à leur teneur élevée en cellulose et à leur faible teneur en lignine. Le mélange de fibres peut améliorer considérablement les propriétés de la pâte à papier de qualité inférieure, tandis que les biopolymères naturels utilisés comme additifs peuvent encore améliorer les propriétés physiques et de surface du matériau d'emballage, offrant ainsi une voie viable pour le développement d'emballages en pâte moulée écologiques et performants.
1. Le potentiel des fibres non ligneuses comme matières premières d'emballage durables
La demande mondiale massive de matériaux d'emballage génère d'importants déchets, alourdissant la charge des décharges. Les produits moulés à base de papier suscitent un intérêt croissant en tant que solution d'emballage biodégradable. Trouver des substituts au bois est désormais crucial, et les déchets agricoles sont considérés comme une ressource idéale, à la fois source de fibres économique et solution de gestion des déchets.
Par exemple, la fibre de feuille d'ananas est une ressource potentielle pour la fabrication de papier, en particulier dans des régions comme l'île Maurice où les feuilles sont généralement jetées. Les pseudo-tiges de bananier ont démontré leur potentiel pour la production de papier d'emballage. La paille de céréales , quant à elle, peut être utilisée pour produire des matériaux d'emballage moulés à base de papier, remplaçant ainsi le polystyrène expansé non biodégradable.
2. Performance des fibres non ligneuses simples dans les applications d'emballage
Les chercheurs ont testé les propriétés physiques et mécaniques du papier fabriqué à partir de fibres non ligneuses simples pour des applications d'emballage. Le papier 100 % fibre de feuille d'ananas présente l' indice de traction et l'indice d'éclatement les plus élevés et possède la meilleure capacité d'absorption.
Cependant, toutes les fibres individuelles n'ont pas les mêmes performances. Certaines recherches indiquent que le papier fabriqué à partir de fibres de tige de bananier est de qualité inférieure, car ses fibres sont plus courtes et sa structure plus fragile. En revanche, les fibres d'ananas et de paille de riz présentent d'excellentes performances et conviennent parfaitement aux emballages en pâte moulée. D'autres études montrent également que le papier 100 % fibres de bananier présente un indice de résistance à la traction et à l'éclatement élevé et une résistance à l'abrasion optimale , ce qui en fait une matière première idéale pour le papier d'emballage.
3. Optimisation des performances de mélange et d'emballage des fibres
Pour surmonter les limites des fibres individuelles et optimiser les performances des produits, le mélange de fibres est une stratégie courante. Cela permet non seulement d'améliorer la résistance des matériaux d'emballage, mais aussi d'exploiter efficacement différentes ressources en déchets.
Une étude a porté sur un mélange de fibres de feuilles d'ananas avec de la bagasse et des vieux papiers . Les résultats ont montré qu'un mélange ananas-bagasse (40/60) offrait la meilleure résistance à l'abrasion , tandis qu'un mélange vieux papier-ananas (80/20) offrait la meilleure résistance au froissement . Cela indique qu'un ajustement du rapport de mélange peut optimiser les performances pour des applications d'emballage spécifiques.
Des recherches plus poussées sur le mélange de déchets agricoles ont montré que le mélange de pulpe de tige de banane de qualité inférieure avec de la pulpe d'ananas ou de paille de riz de qualité supérieure améliorait significativement la résistance à la traction et le module de Young (respectivement de 63 à 167 % et de 55 à 117 %). L'incorporation de seulement 30 % de pulpe de qualité supérieure suffisait à ramener les performances à un niveau acceptable.
De plus, lorsque des fibres de banane ont été mélangées à de la bagasse et du papier usagé pour produire du papier d’emballage, un mélange de 20 % de papier usagé a donné les indices de traction et d’éclatement les plus élevés, tandis qu’un mélange de 20 % de bagasse a montré la meilleure résistance à l’abrasion.
4. Utilisation de biopolymères pour améliorer les performances des matériaux d'emballage
Au-delà du mélange, les additifs sont également essentiels pour améliorer les performances des matériaux d'emballage. Certaines études indiquent que la courte longueur des fibres issues de résidus agricoles entraîne souvent une résistance insuffisante. Les biopolymères biodégradables suscitent un intérêt croissant en raison de leurs propriétés écologiques.
Une étude a comparé les effets de l'amidon cationique et du chitosane comme additifs, révélant qu'une dose de 0,5 kg/t de chitosane était plus prometteuse que 5 kg/t d'amidon cationique. Dans un mélange composé à 85 % de pâte agricole et à 15 % de pâte de feuillus, l'ajout de chitosane et l'application d'un encollage de surface à base d'amidon oxydé ont significativement amélioré des propriétés telles que l'indice de déchirure (2,7 %), la rigidité (6,5 %) et la résistance au double pliage (170 %). Ces résultats démontrent que les biopolymères peuvent améliorer les propriétés du papier de manière plus propre et plus écologique, rendant ce matériau plus adapté à l'emballage.
5. Conclusion
En résumé, les fibres non ligneuses présentent un potentiel immense comme matières premières d'emballage. Elles contribuent non seulement à alléger la pression sur les forêts, mais aussi à valoriser efficacement les déchets agricoles. Si les fibres non ligneuses peuvent être utilisées seules pour produire du papier d'emballage haute performance, leur mélange peut améliorer considérablement les propriétés des fibres de moindre qualité.
De plus, l'utilisation de biopolymères biodégradables comme additifs constitue un moyen efficace et écologique d'améliorer les performances. Les recherches futures pourront continuer à explorer de nouvelles combinaisons de fibres et des technologies de fabrication de pâte et d'additifs plus propres afin de faire progresser l'industrie de l'emballage en pâte moulée vers un avenir plus durable.
Référence
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