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Réduction de l'empreinte carbone : Le rôle des matières premières biosourcées et renouvelables dans la production d'adhésifs

Posted 06 déc. 2024 by Elizabeth Staab, Marketing Manager, Packaging Solutions EIMEA

Selon l'Administration nationale des océans et de l'atmosphère (NOAA), la concentration moyenne mondiale de dioxyde de carbone atmosphérique a atteint un nouveau record en 2023. Ce record, de 419.3 parties par million (ppm), est en phase avec la croissance rapide des douze dernières années. Les experts estiment que le dioxyde de carbone atmosphérique pourrait atteindre 800 ppm d'ici la fin du siècle si l'humanité continue d'utiliser des combustibles fossiles pour répondre à la demande énergétique, entraînant un environnement radicalement différent pour les générations futures.

Réduire les émissions de dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre (GES) peut ralentir leur impact environnemental et limiter les conséquences du changement atmosphérique, telles que des tempêtes plus fréquentes et intenses. Les entreprises peuvent limiter les émissions de GES, également connues sous le nom d'empreinte carbone, par le biais de diverses approches, y compris la technologie innovante.

Une solution émergente pour les fabricants afin de réduire leur empreinte carbone est de remplacer les adhésifs fabriqués à partir de matériaux à base de fossiles par des adhésifs contenant des matériaux dérivés de biomasse recyclée ou vierge (par exemple, le panic raide, la canne à sucre, le bois). Bien que les adhésifs contenant des matières premières renouvelables ne soient pas encore largement utilisés, ils sont de plus en plus disponibles. Ici, nous expliquerons comment les fabricants d'adhésifs utilisent des matières premières renouvelables pour développer des adhésifs biosourcés sans compromettre la qualité ou l'efficacité du produit.

Qu'est-ce que le biomatériau?

Les biomatériaux proviennent de ressources naturelles capables de se renouveler avec le temps, telles que la canne à sucre et l'amidon de maïs. Les entreprises transforment les biomatériaux en résines ou en huiles pour les utiliser dans la formulation d'adhésifs. Les adhésifs certifiés "biosourcés" doivent contenir un certain pourcentage de biomatériau. Le pourcentage diffère selon la certification. Le tableau 1 donne un aperçu de trois certifications largement utilisées : EN 16785-1, ASTM D6866 et EN 16640.

Tableau 1. Exemples de certifications de contenu biosourcé.
Tableau des normes de certification

EN 16785-1 ASTM D6866 EN 16640
Organisme de certification TÜV Autriche et TÜV Allemagne USDA et TÜV Allemagne TÜV Autriche
Définition Quantité de biomasse dans un produit Quantité de carbone bio-sourcé organique dans un produit Quantité de carbone bio-sourcé par rapport au carbone total
Étiquette Pourcentage de contenu biosourcé Certification + pourcentage de contenu biosourcé Certification + système d'étoiles basé sur le pourcentage de contenu biosourcé

Pourquoi augmenter le contenu en biomatériaux dans les adhésifs est-il important?

Bien que les adhésifs soient généralement une petite partie, souvent invisible, d'un produit, ils jouent un rôle important. Par exemple, les adhésifs maintiennent les différentes couches d'une couche jetable ensemble, fixent les étiquettes sur les bouteilles de boisson et gèrent l'activité thermique dans les batteries de véhicules électriques. Les adhésifs biosourcés aident les entreprises à se diriger vers la décarbonisation pour réduire les émissions de GES du Scope 3 - les émissions générées par la chaîne de valeur de leur produit.

"Avoir le bon adhésif est la partie la plus importante d'un produit", déclare Nora Behrens, directrice marketing des soins personnels chez H.B. Fuller, "Si vous n'avez pas le bon adhésif, l'article ne se rassemble pas. Notre principal objectif avec les adhésifs biosourcés est d'aider nos clients à atteindre leurs objectifs de durabilité et de réduire notre propre impact environnemental. L'adhésif doit soutenir le parcours du client, et nous faisons partie du voyage."

Applications d'hygiène pour les adhésifs biosourcés

Incorporer des biomatériaux dans les adhésifs présente des défis. Les matériaux à base de fossiles sont rentables et ont généralement une structure chimique uniforme et constante dérivée de processus synthétiques précis. En revanche, les structures chimiques des matières premières renouvelables peuvent varier car elles sont issues de sources naturelles dont la composition est influencée par des facteurs biologiques et environnementaux. Les biomatériaux nécessitent un traitement contrôlé pour une qualité constante.

Les équipes de recherche et développement ont réalisé d'énormes progrès dans le développement de lignes d'adhésifs biosourcés haute performance. Les fabricants peuvent utiliser les adhésifs thermofusibles biosourcés de H.B. Fuller pour la construction de produits d'hygiène (comment le matériau est maintenu ensemble) et le positionnement (maintien du produit en place). H.B. Fuller travaille avec les clients pour personnaliser la formulation afin de répondre aux exigences de leur produit, travailler avec leur équipement de production et garantir que les produits sont conformes aux directives réglementaires.

Surmonter les défis de la création d'adhésifs biosourcés

Lors du développement d'adhésifs biosourcés, les experts de H.B. Fuller travaillent d'abord en étroite collaboration avec les clients pour connaître leurs besoins. Cela inclut le pourcentage de matières premières renouvelables pour le produit final, la méthode d'application et le matériau de substrat qu'ils prévoient d'utiliser. Par exemple, les couches jetables fabriquées à partir de substrats naturels, tels que le coton, nécessitent un adhésif qui maintient sa liaison même lorsque le matériau gonfle au contact de l'humidité.

"Vous ne pouvez pas inventer des adhésifs sans connaître l'application", déclare Karsten Voss, directeur technique pour la recherche et le développement, région EMEA, chez H.B. Fuller, "Nous travaillons en étroite collaboration avec les clients pour développer des adhésifs pour différentes applications. Nous ne jetons pas simplement un adhésif par-dessus la clôture - nous testons les adhésifs sur les articles et les substrats des clients. Les adhésifs et les substrats doivent fonctionner ensemble."

Une fois que les équipes de H.B. Fuller comprennent les besoins de leurs clients, elles étudient les candidats biomatériels pour la formulation. Elles examinent les propriétés, le comportement et les effets d'application de chaque matériau pour voir s'il peut être utilisé dans une ligne de produits d'hygiène standard. La plupart des formulations nécessitent des composants similaires, tels que des résines, des polymères, des plastifiants et des additifs. Les experts utilisent des méthodes de conception d'expériences (DOE) pour optimiser les formulations d'adhésifs, visant à identifier les alternatives biosourcées idéales qui correspondent ou améliorent les performances des matériaux traditionnels à base de fossiles.

Les partenariats clés pour le développement d'adhésifs biosourcés

La transition des adhésifs à base de fossiles vers des adhésifs biosourcés nécessite un partenariat étroit entre les fabricants d'adhésifs, les fournisseurs de matières premières et les clients. Répondre aux exigences du client en matière de production et d'application n'est qu'une partie du puzzle. Les équipes de H.B. Fuller constatent souvent qu'éduquer les clients sur ce qu'est un adhésif biosourcé est tout aussi essentiel. Ces conversations lancent le processus et contribuent à assurer son succès.

"Il y a encore de la confusion sur les différents termes existants", déclare Behrens, "Nous éduquons nos clients et leur donnons des orientations. 'La relation' est l'une de nos valeurs clés. Vous n'avez pas seulement besoin d'un fournisseur - vous avez besoin d'un partenaire."

Applications d'emballage pour les adhésifs fabriqués avec des matières premières renouvelables

En plus des adhésifs thermofusibles biosourcés pour les applications d'hygiène, H.B. Fuller crée un adhésif quasi neutre en carbone pour un emballage plus durable. L'adhésif thermofusible Advantra® Earthic™ 9370, utilisé pour sceller les cartons et les emballages, contient un pourcentage élevé de matériaux bio-circulaires et circulaires. L'usine de fabrication de H.B. Fuller à Lüneberg, en Allemagne, a la certification ISCC PLUS pour suivre l'utilisation de matériaux circulaires et bio-circulaires tout au long du processus de fabrication. Documenter soigneusement les matériaux circulaires et bio-circulaires grâce à l'approche de mass balance ISCC PLUS garantit que les clients peuvent revendiquer des avantages durables dans le cadre de la certification ISCC PLUS.

L'approche de la masse équilibrée offre aux entreprises un moyen d'augmenter les quantités de matériaux circulaires et bio-circulaires dans la production en remplaçant les matières premières à base de fossiles. Cependant, cela présente des défis. Non seulement les matières premières renouvelables sont actuellement plus coûteuses que les matières premières à base de fossiles, mais elles ne sont pas non plus aussi facilement disponibles en quantités nécessaires pour la fabrication. Surmonter les coûts fera passer les adhésifs biosourcés d'une alternative à un produit standard.

La technologie relie le standard de vie et un avenir durable

Remplacer les matériaux à base de fossiles par des biomatériaux dans les adhésifs est possible et peut réduire la portée des émissions de GES des entreprises. Les adhésifs biosourcés sont un exemple de la manière dont l'innovation scientifique permet des produits plus durables sans sacrifier la fonction et la performance. Voss résume bien la situation:

"Nous sommes responsables de maintenir le standard de vie que nous avons aujourd'hui avec différentes approches - avec l'invention de la technologie. Nous voulons fournir la même qualité de produits, mais de manière plus durable."

Le développement d'adhésifs biosourcés est l'une des nombreuses étapes que H.B. Fuller entreprend pour aider les clients à réduire leurs émissions du Scope 3. Trouvez plus d'informations sur l'engagement de H.B. Fuller en matière de durabilité dans notre Rapport de durabilité 2023.

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