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Comment la recherche européenne bâtit la bioéconomie

Comment la recherche européenne bâtit la bioéconomie
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La bioéconomie ou économie du vivant représente un potentiel à la fois économique, environnemental et social. Nous explorons trois exemples de recherches menées dans l'Union européenne qui participent à son essor en fabriquant des produits biosourcés innovants.

Exploiter la nature en la respectant, c'est le principe de la bioéconomie. Ces différents secteurs - agriculture, forêt, agroalimentaire ou chimie du végétal - nourrissent les populations et leur fournissent de l'eau potable et de l'énergie grâce à des méthodes durables. En Europe, la bioéconomie emploie 18 millions de personnes et équivaut à un chiffre d'affaires annuel d'environ 2000 milliards d'euros.

Pour favoriser le développement durable de nos économies, l'Union européenne a investi ces dernières années, près de quatre milliards d'euros dans la recherche. Il faut dire que des retombées immenses sont à la clé grâce à une multitude de produits biosourcés en cours de développement ou déjà commercialisés dont nous vous présentons trois exemples.

Finlande : la pâte à papier dans tous ses états

Première illustration : une usine de produits biosourcés située en Finlande. Sur place, les scientifiques, managers et investisseurs impliqués ont fait le pari de transformer 6,5 millions de m³ de pâte à papier par an sans utiliser le moindre combustible fossile. Et ils ont réussi.

Le chargement en bouleau, épicéa et pin de 240 camions et de 70 wagons est déversé chaque jour dans une sorte de broyeur. Le bois sert à fabriquer de la pâte à papier. Production annuelle du site : environ 1,3 millions de tonnes. Aucun combustible fossile n'est utilisé dans la chaîne de production. L'usine est totalement autosuffisante en énergie comme nous le précise Camilla Wikström, vice-présidente senior de l'activité pâte à papier de Metsä Fibre.

Utiliser moins d'eau et d'énergie

"Nous produisons une quantité d'énergie deux fois et demi supérieure à ce que nous consommons," indique-t-elle avant d'ajouter : "Nous récupérons les boues issues du processus de lavage du bois et nous les transformons en biogaz et puis, il y a l'écorce à partir de laquelle nous fabriquons du gaz et l'écorce est aussi vendue pour être utilisée pour produire de l'énergie à l'extérieur de l'usine," énumère-t-elle.

L'ensemble du système repose sur la volonté de fabriquer des produits durables en utilisant moins d'eau et d'énergie. Le principe est le même pour les nouvelles applications de la pâte à papier que l'usine a imaginées.

"Nous menons aussi un projet pour fabriquer des produits textiles à partir de pâte à papier," explique Camilla Wikström. "Et à partir de cette pâte, nous avons aussi la possibilité de créer des composites qui remplacent les plastiques," dit-elle.

Carton à trois couches

En laboratoire, les propriétés internes des matières premières sont scrutées à la loupe. Les chercheurs développent ici des emballages innovants : des cartons durables à trois couches.

"Nous développons nos propres pâtes à papier à haut rendement et nous cherchons à optimiser cette structure en trois couches," déclare Terhi Saari, chimiste et directrice du centre de technologie de Metsä Board. "Nous avons aussi besoin de recueillir des informations sur les couches de surface et sur la couche intermédiaire qui est plus épaisse et l'objectif, c'est de rendre nos produits suffisamment solides et rigides," insiste-t-elle.

Investissement massif

La création de l'usine a nécessité un investissement d'1,2 milliards d'euros. Le succès des produits verts innovants conçus sur place contribuera à rembourser son coût, assurent ses responsables.

"La plupart des nouveaux produits développés ces cinquante dernières années ont été fabriqués à partir de pétrole : ce sont des produits pétrochimiques," fait remarquer Niklas von Weymarn, PDG de Metsä Spring. "Mais aujourd'hui," poursuit-il, "la situation a changé en termes d'environnement industriel avec le changement climatique, etc. Ce qui ouvre de nouvelles perspectives pour élaborer des produits à partir de bois."

Des bioplastiques encore plus biodégradables

Autre piste essentielle pour réduire notre dépendance aux combustibles fossiles : produire de plus en plus de bioplastiques qui soient davantage biodégradables et compostables. C'est précisément le but de la technologie expérimentale qui est en cours de mise au point à Novare dans le nord de l'Italie.

La recette des films bioplastiques fabriqués sur place est secrète, mais en voici quelques ingrédients : de l'amidon de maïs, de la cellulose et des huiles végétales.

Une chaîne de fabrication complexe transforme ces matières premières naturelles en films qui peuvent ensuite servir à produire des sacs biodégradables distribués dans les magasins.

"Au fil du temps et dans les bonnes conditions qu'il s'agisse d'un compostage industriel ou de procédés de biodégradation dans le sol, les molécules de ces bioplastiques deviennent petit à petit, de plus en plus simples du fait de l'action des micro-organismes," explique Alessandro d'Elicio, chimiste industrielle chez Novamont, l'un des partenaires de ce projet de recherche. "Progressivement, elles se transformeront en quelque chose de plus élémentaire comme du carbone organique ou simplement, du compost," déclare-t-il.

Tests mécaniques et qualitatifs

Pour représenter une réelle alternative, les bioplastiques doivent offrir la même solidité et la même résistance que les plastiques pétrochimiques. D'où l'importance des tests mécaniques entre autres...

"Au-delà des tests mécaniques, nous pouvons réaliser des tests qualitatifs ici : nous pouvons par exemple mesurer le coefficient de frottement, mais aussi toutes les propriétés liées à la perméabilité des bio-matériaux ou encore les propriétés optiques de ces matériaux," affirme Alessandro d'Elicio,

Ces tests font partie d'un projet de recherche européen appelé CIRC-PACK qui vise à repenser toute la chaîne de valeur du plastique pour créer de nouveaux modèles économiques et mieux protéger l'environnement.

"Nous ne voulons pas simplement remplacer un produit par un autre," assure Luigi Capizzi, directeur du service recherche et développement chez Novamont, avant d'ajouter : "Ce qui nous intéresse, c'est de développer un système qui utilise mieux les ressources de notre planète, qui en consomme moins et qui les redistribue de manière plus juste et plus efficace."

Emballage de détergents innovants

Les chercheurs se réunissent régulièrement pour échanger sur leurs innovations et les applications de leurs bioplastiques. Chaque année, on produit dans l'Union européenne, environ 25 millions de tonnes de déchets plastiques. À peine un tiers est recyclé, le reste est incinéré ou finit dans des décharges. Il est donc urgent de trouver des solutions.

Exemple à petite échelle que nous découvrons à Bruxelles : les bioplastiques qui isolent l'intérieur de ces emballages de détergents. "Nous commençons par utiliser ce bioplastique pour un certain type de produits et nous disons aux consommateurs que c'est mieux pour eux et pour l'environnement," fait savoir Andrea Božić, responsable du centre d'information et d'éducation de Saponia (Croatie). "Et avec le temps, quand nous aurons constaté qu'ils acceptent ce type de plastique, d'emballage, nous nous en servirons pour nos autres produits," ajoute-t-elle.

10 millions de tonnes de plastique recyclées dans l'UE d'ici à 2025

Les chercheurs espèrent que leur travail contribuera à remplir l'objectif fixé par l'Union européenne d'aboutir à 10 millions de tonnes de plastique recyclées sous la forme de nouveaux produits d'ici à 2025.

Mais pour y parvenir, il faut aussi sensibiliser le grand public. Montserrat Lanero, ingénieur industriel au centre de recherche espagnol CIRCE et responsable du projet CIRC-PACK, assure : "Il y a des pays dans le nord de l'Union européenne où le système de gestion des déchets plastiques est très bien mis en place et très développé ; mais dans d'autres pays, ce système n'existe pas."

"Et de nombreux citoyens ne savent pas quelles sont les conséquences d'une mauvaise gestion : par exemple que les plastiques finissent dans les océans ou entrent dans la chaîne alimentaire," complète-t-elle. "Donc l'un des principaux défis que nous devons relever consiste à comprendre les besoins de chaque pays européen pour pouvoir trouver le plus grand nombre possible de solutions adaptées," estime-t-elle.

"Science des citoyens"

Pour comprendre ces besoins, les chercheurs misent notamment sur la "science des citoyens" : des associations de consommateurs donnent leur avis sur les implications sociales et commerciales d'une économie circulaire dans le secteur des plastiques.

"Nous devons donner plus de pouvoir aux citoyens. Parce que souvent, ils ne réalisent pas que leur acte d'achat est très important pour faire avancer le marché sur une voie plus durable," assure Belén Ramos, responsable de projet environnement au sein de l'organisation espagnole des consommateurs et usagers OCU. "Mais nous devons aussi donner plus de capacité d'action aux entreprises pour qu'elles puissent offrir un plus large choix aux consommateurs," renchérit-elle.

Norvège : des fibres de cellulose prometteuses

Comment fabriquer avec des troncs d'arbre, un biomatériau innovant destiné à des secteurs aussi divers que la construction automobile, l'industrie des adhésifs et la cosmétique ? Les scientifiques d'une bioraffinerie en Norvège planchent sur la question.

Un million de m³ d'épicéa de Norvège sont transformés sur place chaque année, en cellulose, lignine, bioéthanols et fibres de cellulose. Ces dernières peuvent servir à fabriquer des bioproduits grâce à un procédé appelé "fibrillation".

Un projet de recherche européen étudie les possibilités de l'un de ces bioproduits du nom d'Exilva qui pourrait avoir de nombreuses applications et remplacer les produits chimiques et pétroliers utilisés habituellement.

"Les propriétés que recherchent certains clients, c'est notamment la viscosité contrôlée que ce produit présente," précise Jarle Wikeby, coordinateur du projet Exilva et ingénieur chimique au sein de l'entreprise Borregaard. "Donc par exemple, quand vous utilisez une peinture dans laquelle on a mis ce produit, elle ne coule pas et ne s'affaisse pas quand vous l'appliquez sur le mur," affirme-t-il. "On peut aussi contrôler le durcissement à l'intérieur des adhésifs ou alors, on peut avoir un effet intéressant en ajoutant ce produit à des cosmétiques comme des crèmes anti-rides," détaille-t-il.

700 matériaux naturels en cours de développement

Le travail en laboratoire contribue à étudier et à améliorer les caractéristiques du produit dans l'idée de multiplier les applications industrielles.

Il doit présenter une performance élevée et une grande résistance dans des conditions difficiles, mais pas seulement.

"Nous observons les choses au niveau de la fibre et au niveau des autres matières naturelles mélangées à ces fibres," explique Kristin Weel Sundby, chimiste chez Borregaard. "Nous avons deux niveaux de qualité différents, l'un plus fibrillé [ndlr : dense] que l'autre et nous commençons aussi à étudier les propriétés de ce produit pour des films," poursuit-elle. "Grâce à cela, on peut fabriquer des films qui ont de très bonnes propriétés barrières à oxygène et qui donnent de la solidité aux produits," affirme-t-elle.

"Ce n'est pas une question de coût"

Exilva n'est que l'un des 700 matériaux naturels développés par cette entreprise. Un nombre qui devrait encore croître dans les prochaines années d'après les responsables de la bioraffinerie.

"Notre produit est un petit adjuvant : il vous en faut très peu dans votre formule pour passer totalement d'un produit à base de pétrole à un produit à base d'eau, donc ce n'est pas vraiment une question de coût ici," souligne Pal Romberg, vice-président de Borregaard.

"La prise de conscience des consommateurs et du public encourage à aller vers quelque chose de plus durable et des produits plus verts et c'est vraiment ce qui motive ces entreprises à s'engager sur cette voie et à mobiliser des ressources pour développer de meilleurs produits," estime-t-il.

De meilleurs produits qui ne devraient pas cesser d'arriver sur le marché d'autant plus que l'Union européenne a prévu d'investir 10 milliards d'euros supplémentaires dans la recherche en matière de bioéconomie d'ici 2027.