Les biosourcés ou comment distraire le fils des voisins

Vous connaissez l’histoire des papous ? Vous savez, il y a les papous à poux et les papous pas à poux mais aussi les papous papas et les papous pas papas… Pour le développement du sujet, je vous renvoie à Gaston Lagaffe. En fait, je voulais plutôt vous parler des bioplastiques parce que c’est un peu comme les papous : il y a des sous-catégories assez subtiles !

Nombreux sont ceux qui pensent qu’un « bioplastique » est un plastique « biodégradable », donc qui se dégrade à plus ou moins longue échéance sous l’action de micro-organismes tels que des bactéries ou des champignons. Mais ce n’est pas si simple. Aujourd’hui, le terme de « plastique biosourcé » est  préféré au terme de « bioplastique » car il reflète mieux l’origine de la plupart des bioplastiques. Etre biosourcé signifie être d’origine renouvelable, par exemple être issu de la canne à sucre, de la betterave, de la graine de ricin, de la caséine du lait et j’en passe, par opposition à « être d’origine fossile » c’est-à-dire issu du pétrole ou du charbon.

Mais, tout comme il y a des papous à poux et des papous pas à poux,  il y a des biosourcés biodégradables et des biosourcés pas biodégradables ! Dans la première catégorie on trouve entre autres le PLA ou acide polylactique. Dans la seconde, le bio-PE ou bio-polyéthylène : un cousin du polyéthylène conventionnel donc « fossile ». Mais il ne faudrait pas oublier les biodégradables qui ne sont pas biosourcés : des « pas papous à poux » en somme, par exemple le polycaprolactone !

On peut regretter que des terres cultivables soient utilisées in fine pour faire pousser des plastiques. Si l’on en croit l’Institut des bioplastiques et biocomposites de Hanovre, les besoins actuels pour ce type d’application s’élèvent à 15,7 millions d’hectares soit 0,3% des surfaces agricoles totales ou 1% des terres cultivables.

On peut aussi se demander s’il est judicieux d’utiliser des cultures alimentaires telles que la canne à sucre ou le maïs pour en faire des matériaux, quand dans le monde une personne sur neuf souffre de la faim. Là encore ce n’est pas si simple : tous les biosourcés ne sont pas issus de ressources alimentaires. Le polyamide 11 par exemple, commercialisé par la société ARKEMA sous le nom Rilsan®, est issu de la graine de ricin qui n’est pas comestible. Il existe depuis soixante-dix ans et vous l’avez forcément déjà croisé sans le savoir : il revêt les paniers de lave-vaisselle, on en fait des tubes pour l’automobile ou… des semelles de chaussures de sport. Usain Bolt ou Antoine Griezman lui doivent une partie de leurs performances. En outre, l’industrie tente désormais d’utiliser des matières premières dites de « seconde génération » : la paille de blé, les cannes de maïs, la bagasse (le résidu des tiges de cannes à sucre dont on a extrait le jus), bref les « déchets » de l’industrie agro-alimentaire, jusqu’alors pas ou très peu valorisés.

Qu’en est-il de l’aptitude de ces « nouveaux » plastiques au recyclage ? Car s’il est intellectuellement séduisant de réduire notre consommation de ressources fossiles pour fabriquer nos matériaux, nous ne pouvons pas pour autant nous désintéresser de leur fin de vie. Un plastique reste un plastique : mieux vaut éviter de le retrouver dans l’estomac d’une tortue ou dans notre salière, qu’il soit issu de pétrole ou de résidus végétaux. Les filières de recyclage du PE (dont on fait notamment les célèbres « Tupperware ») et du PET (votre bouteille d’eau) conventionnels par exemple, sont bien établies et le bio-PE ou le bio-PET y ont d’ores et déjà leur place. Pour d’autres, par exemple le PLA, c’est une autre histoire : on ne peut le mélanger à ses petits camarades et il existe à date peu de recycleurs du PLA. Enfin, il y a « compostable » et « biodégradable ». Et dans « compostable », il y a ce qui est compostable dans le composteur du jardin et ce qui est compostable dans des conditions spécifiques, c’est-à-dire en usine spécialisée !

Alors, êtes-vous prêts à raconter cette histoire au fils de vos voisins pour qu’il soit sage pendant leur absence ou préférez-vous les papous ?

 

La tortue, reine de la glisse

Le ski idéal doit paraît-il allier rigidité pour accrocher la neige dans les courbes et souplesse pour être maniable en entrée et en sortie de virage. Or les skis actuels sont soit souples, pour les skieurs intermédiaires, soit rigides pour les experts. Pour réunir ces deux caractéristiques apparemment incompatibles, Véronique Michaud, du laboratoire de technologie des composites et polymères de l’EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne), a eu l’idée de se baser sur la morphologie de la tortue alors qu’elle assistait à un séminaire sur les matériaux bio-inspirés.

«Les écailles de la tortue sont imbriquées entre elles, à l’image d’un puzzle et liées par un polymère» explique la chercheuse. « Lorsque les tortues respirent, les écailles s’écartent légèrement, et la surface est souple. Mais lorsqu’un choc survient, la carapace se bloque et se rigidifie. J’ai tout de suite pensé que l’on pourrait implémenter ces caractéristiques dans un ski. » Cette idée s’est concrétisée dans un partenariat entre l’EPFL et l’entreprise suisse Stöckli.

Pour reproduire ce phénomène, la solution la plus efficace consiste à placer à l’intérieur du ski une plaque d’aluminium dotée d’une fente en forme de serpent judicieusement placée à l’avant et à l’arrière. Lorsque le ski se plie dans un virage, les plaques de chaque côté de la fente s’imbriquent entre elles, et le ski se rigidifie, ce qui permet d’effectuer des virages précis et stables. A la sortie du virage, la fente dans la plaque s’écarte légèrement, le ski redevient souple, et il est possible de conduire le ski avec une grande finesse. «Ici, l’aluminium se comporte comme les écailles, et une couche spéciale en caoutchouc entre les couches représente le polymère de la carapace» précise Véronique Michaud.

Les skis équipés de cette solution baptisée « turtle shell » sont en vente depuis 2016, « aussi bien pour des skieurs moyens, qui cherchent à déclencher des virages sans trop d’efforts, que pour des skieurs aguerris, qui pourront en tirer le meilleur parti ».

Pour ma part et sur la base de ma seule première étoile, je m’en tiendrai aux raquettes et partirai à point.

 

Photo : Mauro Paillex sur Unsplash

Pour aller plus loin :

Des skis inspirés des écailles de tortue

Stoeckli turtle-shell technology

 

Le téléphone de Neo ou le sac de Deckard ?

Mercredi, c’est jour de sortie (au cinéma) :

Fans de MATRIX, sachez qu’en mai vous pourrez vous offrir le « NOKIA 8810 4G reloaded » : une réédition du téléphone célèbre pour son rôle dans la trilogie. Vous pourrez le choisir en noir, comme Neo. Ou en jaune, si vous aimez les bananes.

Vous préférez Blade Runner, son décor « urbain poisseux », ses myriades d’enseignes et de néons, sa pluie incessante et ses foules denses et oppressantes ? Le couturier belge Raf Simons a imaginé pour EASTPAK une série limitée de sacs à dos pour la saison printemps /été 2018 inspirée par « l’esthétique cyberpunk de Blade Runner » mêlée à des éléments de design industriel « dans l’espoir de fournir une interprétation alternative de la culture de rue asiatique », ouf !

Concrètement, comment traduit-on l’esthétique cyberpunk ? Tout simplement semble-t-il avec du PVC (polychlorure de vinyle) à moins de 2 € le kilo. Quand on aime (le cinéma) on ne compte pas : le sac, proposé à 200 livres sterling, est déjà épuisé : y aurait-il plus de réplicants qu’on ne l’imagine ?

Des voitures à croquer

Dans les années 30, Henry Ford avait demandé à ses bureaux d’études de plancher sur l’introduction de matériaux biosourcés (1) dans les voitures. C’est ainsi que fut présentée le 14 août 1941 la Hemp Body Car : la voiture à carrosserie en chanvre. Si le châssis et quelques renforts étaient encore métalliques, la carrosserie était à base de graines de chanvre et de soja, de fibres de sisal et de paille de blé !

Quatre mois plus tard, l’attaque de Pearl Harbor entraînait les Etats-Unis dans la seconde guerre mondiale, remisant la voiture au garage. Un garage dont elle ne ressortit pas après le conflit : le pétrole n’était pas cher, les polymères synthétiques en profitaient pour prendre leur envol…

Un peu moins de cent ans se sont écoulés et le contexte économique et environnemental a bien changé. Où en est FORD avec « la paille et le grain » ? Si l’on en croit un article de Plastics Technology, Henry Ford serait ravi de constater que ses équipes avancent sur le sujet.

Quelques exemples ? FORD a introduit en 2008 sur la Mustang des mousses à base d’huile de soja pour les sièges et les appuie-têtes. Depuis 2011, ces mousses sont utilisées sur tous les véhicules commercialisés en Amérique du Nord. La paille de blé remplace le talc comme renfort dans le plastique (du polypropylène ou PP) des habillages intérieurs avec à la clé un allègement de l’ordre de 10%. Le constructeur travaille avec un fabricant de ketchup sur la ré-utilisation de ses peaux de tomate ainsi qu’avec un producteur de tequila dont les fibres d’agave (après extraction du jus destiné à la distillation) pourraient également être à l’origine de nouveaux matériaux.

FORD étudie aussi de près les algues et même le pissenlit russe (Taraxacum kok-saghyz). Car le pissenlit est une source de latex, comme l’hévéa. Si, si, vous le saviez forcément : qui n’a pas cueilli au moins une fois un pissenlit pour souffler sur son aigrette et se poisser les doigts avec le suc s’écoulant de la tige coupée ? Ce suc, c’est du latex et du latex on fait tout simplement… des pneus.

 

(1) Un matériau « biosourcé » est fabriqué à partir de ressources renouvelables (maïs, lin, algues…) et non pas de ressources fossiles comme le pétrole et le charbon.

Eco-plasturgie : osez les matériaux biosourcés ou recyclés

Parce que le remplacement des matériaux issus du pétrole demeure un énorme challenge, la SFIP, l’ISPA et l’IMT Lille Douai organisent en octobre un congrès intitulé « Eco-plasturgie : osez les matériaux biosourcés ou recyclés ».

L’objectif de ce congrès est de mieux comprendre d’où proviennent les biosourcés et recyclés, quelles sont leurs propriétés et leurs limites, ainsi que leurs applications.

Consultez l’appel à communications et envoyez-nous vos projets de contributions d’ici au 05 avril !

Après mystère et boule de gomme…

Après « mystère et boule de gomme », voici « polymère et boule de poils » :

La polymérisation en chaîne permet de synthétiser de longues molécules par addition d’éléments dits « monomères », ces monomères s’ajoutant progressivement au bout de la chaîne moléculaire, comme des perles qu’on enfilerait les unes après les autres pour en faire un collier.

Des chercheurs de l’Université Cornell aux Etats-Unis ont étudié la croissance individuelle de polymères et, surprise, ont mis en évidence que le collier ne se fabriquait pas en enfilant les perles une à une mais par « bonds » successifs correspondant à l’ajout de plusieurs perles en même temps. Leurs observations montrent que ce comportement est lié au fait que les monomères (les « perles ») s’emmêlent entre eux et sont maintenus par des interactions faibles, formant selon ces scientifiques une « boule de poils » qui se déroule soudainement.

A quoi cela nous avance-t-il de le savoir, direz-vous ? A rien je suppose, mais l’idée de la « boule de poils » me plaisait suffisamment pour que je vous en parle !

 

Pour en savoir plus : Polymers grow by adding « hairballs »

Des digitales… numériques !

Quand l’impression 3D inspire les designers, le résultat peut être extrêmement poétique. C’est le cas avec cette collection de luminaires présentés par Kiki van Eijk à la « Dutch Design Week » fin octobre. La designer néerlandaise s’est inspirée des digitales de son jardin et appuyée sur l’impression 3D pour réaliser ces délicates « clochettes ». Selon DEZEEN le matériau est un bioplastique : il s’agit donc probablement de PLA (acide polylactique, un polymère biodégradable), très couramment utilisé dans les imprimantes 3D du type « FDM » (impression 3D par dépôt de fil fondu).

L’une des caractéristiques du procédé est que les couches de fils successivement déposées sont bien visibles. Ce qui, aux yeux d’un plasturgiste habitué à rechercher des états lisses et brillants, est un abominable défaut devient à ceux de Kiki van Eijk une merveilleuse façon de symboliser l’imperfection de la plante en fin de floraison. Elle a donc choisi sur son imprimante 3D le plus faible niveau de résolution afin de donner plus « d’âme » à son projet.

Résumons-nous : quelques clochettes imprimées en plastique, une tige en métal délicatement courbée par le « poids des fleurs », un pied en béton teinté, quelques LED et un peu de fil électrique : mais pourquoi n’y avons-nous pas pensé nous-mêmes ?

Premier millésime du Prix Etudiant SFIP : déjà un grand cru !

PLEXIGLAS, NYLON, TEFLON… des noms commerciaux de polymères qui ont tellement changé nos modes de vie qu’ils en sont passés dans le langage courant ! Mais tous ont désormais plus de 50 ans. Même le polycarbonate a marché sur la lune, avec Neil Armstrong. Alors, quoi de neuf aujourd’hui dans le domaine des plastiques ?

A cette question, Adrien DEMONGEOT (recevant, à droite sur la photo, son prix des mains de Gérard Liraut, Président de la SFIP), Ingénieur de l’ESPCI (Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de Paris) et Docteur de l’Université Pierre et Marie Curie répond : les vitrimères !

Voici donc une nouvelle classe de polymères dont nous avons entendu parler pour la première fois en 2011, lorsque Ludwik Leibler, Directeur du laboratoire Matière molle et Chimie à l’ESCPI Paris Tech a mis au point ce concept avec son équipe. Les vitrimères sont aussi résistants et insolubles que les thermodurcissables mais ils sont façonnables à chaud comme les thermoplastiques.  Cependant, contrairement aux thermoplastiques qui présentent une forte chute de viscosité à la fusion ou à la transition vitreuse, la diminution de viscosité des vitrimères se fait en douceur avec la température, comme dans le verre, d’où leur nom rappelant la nature polymère du matériau et la racine latine du mot verre, vitrum.

Devant un concept aussi innovant, le plasturgiste a les yeux qui brillent car il comprend qu’un jour, il n’aura plus à choisir entre la résistance des thermodurs d’une part et la recyclabilité et la réparabilité des thermoplastiques d’autre part. Mais il se demande combien de temps encore il devra patienter pour disposer de ces petites merveilles…

C’est là que se positionne le travail de thèse d’Adrien DEMONGEOT, qui a précisément consisté à transformer un polyester commercial en vitrimère, en utilisant un outil de mise en œuvre classique des thermoplastiques industriels et des additifs tous commerciaux. Plus précisément, il a modifié un PBT par des résines époxy en présence d’un catalyseur de transestérification, directement en extrudeuse, ouvrant ainsi de nouveaux domaines applicatifs au PBT, notamment dans la connectique.

Pour sa toute première édition, le Prix Etudiant SFIP a donc été attribué à l’unanimité à Adrien DEMONGEOT. Les membres du jury ont été séduits par une double ambition de recherche d’une rupture technologique alliée à une vision applicative et industrielle, le tout présenté avec rigueur, clarté et une belle maîtrise.

Bravo à Adrien DEMONGEOT et… longue vie au Prix Etudiant SFIP !

 

Cet article est également publié sur LINKEDIN : Première édition du Prix Etudiant SFIP

Marilyn n’est pas seule à aimer les diamants

Marilyn n’est pas seule à aimer les diamants. J’en conviens : j’ai un faible pour ceux de la grille de radiateur des voitures Mercedes.

Déformation professionnelle sans doute… Je ne me lasse pas de contempler cette grille « diamant » quand j’en ai l’occasion. Créée en 2012, elle est moulée par injection en ASA ou acrylonitrile styrène acrylate (1). C’est un réseau très fin (pour optimiser le flux d’air) à deux-cent-quatre-vingt-huit « nœuds » de plastique. Une fois la pièce injectée, les nœuds doivent être décorés, en l’occurrence « chromés » car « l’effet chrome » reste un grand classique du décor des plastiques (2).

Première difficulté : s’il est facile à colorer, l’ASA est assez visqueux ce qui n’en fait pas un candidat évident pour la production de pièces aux parois fines.

La forme de la grille, en l’occurrence les angles du réseau, a constitué un deuxième challenge : il a fallu trouver un compromis entre la maximisation du flux d’air et l’aptitude de la pièce au démoulage. Vous n’êtes pas plasturgiste, mais vous avez bien un moule à cake ? Alors imaginez un moule dont les parois se resserreraient vers le haut au lieu de s’évaser : vous ne pourriez pas démouler le gâteau. En plasturgie, c’est pareil : tous les angles ne sont pas « démoulables ».

Après l’injection, vient l’étape de décoration : un peu comme si vous recouvriez votre gâteau d’un glaçage au chocolat. Ici le « glaçage » est un « marquage à chaud », réalisé par la société allemande KURZ. Il s’agit d’un procédé de transfert d’un décor d’un ruban sur une pièce plastique au moyen d’un tampon en silicone chauffé. Voici une très courte vidéo de KURZ sur le marquage à chaud vertical : Vertical hot stamping. Dans le cas de la grille, ce n’est pas toute la pièce qui est chromée mais seulement les nœuds, dont les formes sont variables pour créer une réfraction non uniforme imitant l’étincellement du diamant. Là réside une troisième difficulté, car le tampon en silicone qui vient appliquer le décor doit pouvoir s’adapter aux différentes courbures des différents nœuds !

Après avoir surmonté tant d’obstacles, cette grille « diamant » a remporté un prix de la SPE (Society of Plastics Engineers) Central Europe en 2013. Si vous voulez mon avis, elle ne l’a pas volé.

 

(1) L’ASA est un polymère thermoplastique de la famille des styréniques : c’est un copolymère styrène-acrylonitrile (donc un SAN) greffé avec un élastomère acrylique. On l’utilise pour la réalisation d’éléments de carrosserie mais aussi pour la fabrication des planches à voile.

(2) That’s chrome, isn’t it? in Plastics News Europe, September 2017.

Le renouveau du terrazzo

En 2050, il y aura plus de plastique que de poissons dans les océans, si l’on en croit un rapport de la Fondation Ellen MacArthur publié l’an dernier.

Le designer australien Brodie Neill est donc parti à la pêche pour nous proposer cette table « Gyro » faite d’un « terrazzo » nouveau : 70% de déchets plastiques ramassés sur les côtes et 30% de résine. Le résultat est magique, non ? De quoi voir nos déchets d’un autre œil et nous décider à changer la déco ! A raison de 8 millions de tonnes de plastiques déversés en mer chaque année, nous ne manquerons pas de tables… mais n’aurons peut-être plus de poisson à y poser.

https://www.treehugger.com/eco-friendly-furniture/recycled-ocean-plastic-gyro-table-brodie-neill.html