Développement d’un « papier transparent » pour remplacer le plastique

• Des chercheurs de JAMSTEC au Japon ont mis au point un nouveau papier transparent destiné à remplacer le plastique
• Fabriqué à base de cellulose, il est biodégradable et se décompose sous l’action de micro-organismes en eau et en dioxyde de carbone
• Ce matériau présente une grande durabilité, ce qui lui donne un fort potentiel pour des contenants variés comme des gobelets ou des pailles
• Son principal atout par rapport aux papiers transparents existants est qu’il se dégrade presque complètement en moins de 4 mois, même dans les grands fonds marins
• En cas d’adoption d’un procédé de production de masse, ses émissions de carbone seraient environ deux fois inférieures à celles du plastique, mais son coût de production est estimé à environ 3 fois celui du papier

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Contexte de la recherche et développement innovant

• L’Agence japonaise pour les sciences et technologies marines et terrestres (JAMSTEC), avec plusieurs équipes de recherche, a développé une épaisse feuille de papier transparent à partir de cellulose issue de biomasse végétale
• Le papier mis au point attire l’attention comme matériau capable de remplacer le plastique, en particulier comme alternative aux plastiques considérés comme l’une des principales causes de la pollution marine

Méthode de fabrication et principales caractéristiques

• Une poudre de cellulose extraite des fibres à la surface des graines de coton pur est dissoute dans une solution aqueuse de bromure de lithium, puis transformée en gel à haute température avant d’être mise en forme et séchée pour devenir du papier
• Sous forme de gobelet ou de paille, ce papier présente une résistance comparable à celle du polycarbonate
• Des fibres de taille nanométrique sont densément agglomérées, ce qui permet à la lumière de traverser sans diffusion ; malgré une épaisseur de 0,7 mm, l’arrière-plan reste nettement visible à longue distance
• Il est également très flexible tout en conservant sa transparence

Évaluation de la biodégradabilité et de l’impact environnemental

• Pour vérifier sa biodégradabilité en milieu marin, les chercheurs ont immergé des feuilles à différentes profondeurs et observé leur niveau de dégradation par des micro-organismes
• Bien que la dégradation soit plus lente dans les grands fonds en raison du plus faible nombre de micro-organismes, ils ont confirmé qu’à 757 m de profondeur, le matériau se décompose en grande partie en moins de 4 mois

Potentiel commercial et limites

• Jusqu’à présent, les emballages carton constituaient l’alternative habituelle aux contenants en plastique, mais les consommateurs les appréciaient moins car leur contenu n’était pas visible
• Le papier transparent pourrait résoudre ce problème, mais cela suppose l’introduction de technologies de production de masse et la construction d’usines
• À l’échelle d’une usine pilote, le coût de production est environ 3 fois supérieur à celui du papier ordinaire, mais les émissions de carbone représenteraient 50 % de celles d’un procédé plastique

Avis d’expert

• Le professeur Nogi, de l’Osaka University, a souligné : « Il existait déjà par le passé plusieurs types de papier transparent, mais la preuve de sa biodégradabilité dans les grands fonds marins est le principal élément différenciateur de ce développement »

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Avis Hacker News

• La transparence n’est pas la raison pour laquelle nous utilisons autant de plastique ; on le préfère parce qu’il est léger et ne se décompose pas. Comme il peut durer des milliers d’années, il permet aussi de conserver les aliments longtemps, ce qui explique son adoption dans de nombreux composants sans craindre la pluie ni le vent. La vraie direction à suivre serait de développer de nouveaux matériaux qui ne se dégradent presque pas dans l’environnement du quotidien, mais se décomposent rapidement lorsqu’ils sont exposés à certaines conditions précises (produits chimiques, température, pression, etc.)

  • Le plastique a aussi l’énorme avantage technique d’être très facile à mouler, ce qui le rend excellent pour la production de masse. Il a absorbé la plupart des atouts du bois (léger et bon marché), de la céramique (facile à façonner, imperméable) et du métal (durable), tout en évitant en grande partie leurs défauts. Le bois demande du temps à travailler, la céramique casse facilement, et le métal est cher, rouille et pose des contraintes supplémentaires à cause de sa conductivité. Au total, il semble assez logique que l’usage du plastique ait fini par s’imposer
  • L’article donne déjà des cas d’usage. « Jusqu’à présent, les briques en carton étaient le substitut le plus courant aux contenants en plastique, mais les consommateurs les apprécient moins parce qu’on ne peut pas voir le contenu. Un papier transparent pourrait résoudre ce problème, mais il faut des usines disposant de la technologie de production nécessaire »
  • En pratique, beaucoup d’emballages sont en papier avec seulement une fenêtre transparente en plastique collée dessus. Cela ne remplacera pas tous les plastiques, mais ce type d’usage partiel peut tout à fait être remplacé. Aucun matériau ne remplacera parfaitement le plastique à lui seul, mais cela peut représenter un créneau pertinent pour le plastique jetable
  • Il existe de nombreux plastiques d’emballage à usage unique que ce matériau pourrait remplacer. Par exemple, les fruits emballés. La durée de circulation d’un fruit n’est pas de plusieurs milliers d’années, donc son emballage n’a pas besoin de durer aussi longtemps
  • Si l’on dit que « le plastique dure des milliers d’années », ce n’est pas pour cela qu’on l’utilise, mais parce qu’il conserve bien les aliments. Si un emballage alimentaire fonctionne correctement sans posséder cette longévité de plusieurs millénaires, ce serait déjà une amélioration suffisante

• « Old is new again ? » : partage de liens Wikipédia sur les anciens matériaux que sont le celluloïd et la cellophane Celluloid Cellophane

  • Lien vers l’article scientifique original de l’équipe de recherche article dans Science. L’objectif est un matériau transparent, pouvant être fabriqué en épaisseur, et à base de cellulose pure. La cellophane répond aux conditions 1 et 3, mais est difficile à épaissir ; le papier peut être épais mais n’est pas transparent. Le celluloïd n’est pas composé de cellulose presque pure, donc il ne correspond pas non plus. La cible principale est l’emballage alimentaire
  • Je me demande sérieusement si, en faisant la synthèse de tout cela, la Rome antique n’avait pas réellement atteint un sommet technologique
  • Il y a des similitudes avec la cellophane, mais le procédé de fabrication est très différent. On peut donc imaginer que ce matériau possède aussi de nouvelles propriétés physiques différentes de celles de la cellophane
  • Citation : « Il est possible de fabriquer des contenants à partir de ce matériau épais à base de cellulose. Comme il est plus épais que les matériaux cellulosiques existants, il pourrait remplacer le plastique, lequel est l’un des principaux responsables de la pollution marine »

• Certains pays se contentent de jeter leurs déchets dans la mer, et il trouve presque absurde qu’au lieu de résoudre ce problème fondamental, on se concentre sur la fabrication de déchets “meilleurs”

  • On parle de « quelques pays », mais en réalité, la plupart des pays utilisent ces nations moins riches comme destination d’exportation de déchets sous l’étiquette du « recyclage ». Une grande partie des déchets recyclables finit en pratique à l’étranger, et réellement dans la mer. Liens vers des articles à ce sujet : The Guardian Mother Jones The Guardian D+C
  • Avis selon lequel il existe aussi des organisations axées sur la prévention, avec présentation du lien vers The Ocean Cleanup. Toutes les approches sont nécessaires
  • Sans contrainte, changer le comportement des gens est presque impossible. Il est bien plus facile de modifier l’environnement
  • Résoudre un problème technique est en général plus simple que résoudre un problème social
  • Le traitement écologique des déchets coûte cher, donc il est difficile, dans la réalité, pour tous les pays et toutes les catégories sociales d’en assumer le coût

• Argument selon lequel les matériaux clés à base de pétrole et d’autres huiles devraient à l’origine être réservés à la fabrication de ce type de produits plutôt qu’à l’énergie. L’idée est que l’utilisation du pétrole dans les secteurs industriels difficiles à substituer, comme la pharmacie, et le remplacement de l’électricité par des énergies plus propres comme le solaire, l’éolien ou le nucléaire, augmenteraient le bénéfice net pour l’humanité dans son ensemble

• Mention du besoin d’une nouvelle famille de matériaux ayant des propriétés similaires à celles du plastique, mais qui ne durent pas des milliers d’années ou ne soient pas impossibles à recycler

  • Certains estiment que la dégradation même du plastique est un problème plus grave. Le stockage des déchets serait exagéré comme problème, alors que la pollution aux microplastiques représente un vrai danger article lié. À l’inverse, les plastiques stables qui se dégradent difficilement causent moins de pollution de ce point de vue
  • Si un matériau se dégrade trop vite, une bouteille pourrait se percer pendant qu’elle est encore en rayon et son contenu se répandre. Il y a donc une inquiétude réelle sur la baisse de l’utilité pratique

• Avis : « les sacs, ça va, les gobelets aussi, mais les pailles sont vraiment nulles »

  • Commentaire demandant pourquoi. Le matériau lui-même aurait des propriétés proches du polycarbonate, tiendrait quatre mois même dans des conditions extrêmes, et bien plus longtemps dans une vraie boisson. Il ne se dégrade qu’en présence de micro-organismes comme des bactéries, et ne change absolument pas dans une boisson ; d’où la question de savoir ce qui serait exactement mauvais
  • Question reflétant l’inquiétude qu’elles deviennent molles très facilement, comme les pailles en papier

• Citation d’une explication scientifique : « Si une feuille de papier devient transparente, c’est parce que des fibres extrêmement fines, de l’ordre du nanomètre, se superposent de façon dense, permettant à la lumière de passer directement ». Question sur la manière dont ces fibres sont agencées

• Mention : « Enfin une nouvelle comme celle-ci, ça fait vraiment plaisir »

• Il n’est pas surprenant qu’au Japon, presque tout soit emballé dans du plastique. Sur d’autres plans, le pays paraissait bien plus avancé que les États-Unis, mais la question du suremballage plastique reste regrettable

  • Explication selon laquelle, à volume d’emballage équivalent, le Japon utilise en réalité moins de plastique en poids que d’autres pays, avec une forte part de sachets et une structure de consommation de plastique inférieure à celle des emballages rigides. De plus, une quantité importante y est utilisée comme combustible d’incinération. Voir cette vidéo YouTube