IDTechEx Discusses Growing Materials of the Future
Oct 04, 2022
IDTechEx discute des matériaux de croissance du futur
Des plats à emporter dans des boîtes fermentées à partir de bactéries, du ketchup pressé à partir d'algues, des marées noires nettoyées avec des aérogels dérivés de la pulpe de bois : ces technologies apparemment d'avenir sont déjà commercialisées aujourd'hui par des start-up spécialisées dans les bioplastiques. La transition vers un monde sans plastique d'origine fossile a déjà commencé et les matériaux du futur sont cultivés. Alors que l'interdiction du plastique à usage unique est mise en œuvre dans le monde entier, les entreprises recherchent des matériaux capables de remplacer ces plastiques avec un minimum de compromis sur la qualité et les performances. Elles recherchent un matériau qui non seulement agit comme un plastique, mais aussi, et c'est essentiel, provient d'une source renouvelable et, après son utilisation, peut être décomposé de manière durable. Cela a conduit de nombreuses personnes à chercher des solutions dans le monde naturel, la biologie ayant déjà développé des polymères à la fois renouvelables et biodégradables. Aujourd'hui, de nombreuses start-ups de polymères naturels font leur apparition dans l'industrie et, ci-dessous, IDTechEx explore trois matériaux naturels prometteurs.
Tout d'abord, le polymère le plus abondant dans la nature : la cellulose. La cellulose est le polymère qui compose la fibre de chaque plante et qui est déjà utilisé, du papier aux textiles. Une nouvelle classe de cellulose appelée nanocellulose, de minuscules fibres à l'échelle micro et nano, a fait l'objet de recherches pour ses propriétés matérielles exceptionnelles et a maintenant commencé à être commercialisée. Ces fibres minuscules sont si petites qu'elles créent une surface massive, ce qui permet au matériau de former un réseau serré de fibres offrant une rigidité comparable à celle du Kevlar ainsi que d'excellentes propriétés de barrière aux gaz. Ces propriétés rendent la nanocellulose utile dans des applications majeures telles que les emballages et les revêtements. Le matériau peut également être utilisé pour stabiliser les émulsions dans les applications personnelles et cosmétiques. L'application la plus excitante pourrait venir de la capacité de la nanocellulose à devenir des aérogels dotés de propriétés d'absorption supérieures, et il a été suggéré qu'ils pourraient nettoyer les marées noires comme les super éponges du futur. Plus important encore, la nanocellulose est peu coûteuse à fabriquer. Les arbres sont abondants, ce qui fait de la nanocellulose un substitut approprié à de nombreux plastiques d'origine fossile.
Mais la nanocellulose présente une contrainte majeure : en raison de la surface élevée des fibres, la nanocellulose sèche aime s'agglutiner et devient pratiquement impossible à décomposer. Le matériau est donc transporté dispersé dans l'eau sous forme de gel ou de pâte, ce qui implique de transporter des tonnes d'eau, un cauchemar pour le coût de la logistique. Pour remédier à ce problème, certains producteurs développent des techniques pour fabriquer le matériau sous forme de poudre sèche en les enrobant pour éviter l'agglutination. IDTechEx discute des applications et des technologies de la nanocellulose et compare les différentes formes de nanocellulose dans le cadre de son récent rapport intitulé "Bioplastiques 2023-2033 : technologie, marché, acteurs et prévisions".
L'un des polymères naturels qui suscite le plus d'attention et de développement aujourd'hui est le polyhydroxyalcanoate (PHA). Les PHA sont une famille de matériaux qui sont produits par divers micro-organismes par fermentation. Ces matériaux ont été décrits il y a plus d'un siècle, mais ce n'est que ces dernières années qu'il a été possible de les produire à l'échelle commerciale. Les propriétés du matériau vont de l'amorphe au dur et au cassant, en fonction de la longueur de la chaîne du PHA, qu'elle soit longue ou courte. Les compositeurs peuvent mélanger différents PHA avec d'autres additifs pour créer un éventail de matériaux qui confèrent aux PHA une incroyable polyvalence. × l'avenir, nous pourrions utiliser ce matériau pour nos emballages, nos ustensiles, voire nos lunettes de soleil, et nos filaments d'impression 3D ! Il existe plusieurs projets impliquant des multinationales telles que Pepsico, Nestlé, Nike et Mars, qui explorent les innombrables utilisations de ces matériaux.
Il y a quelques années, les PHA étaient coûteux à produire. En 2003, le coût du PHA atteignait 20 dollars par kg, en raison de la nature discontinue de la production et de la nécessité de briser les cellules pour extraire puis purifier le matériau. Mais depuis, ce coût a chuté à un rythme incroyable au fur et à mesure que la capacité de production augmente. Aujourd'hui, les PHA peuvent coûter moins de 3 dollars américains par kg. Les progrès techniques continuent de faire baisser les coûts et d'améliorer la durabilité des techniques de traitement, mais l'industrie est confrontée à certains problèmes. Les PHA sont un matériau sensible, ils ont une température de fusion basse et sont sensibles à la force de cisaillement, ce pour quoi les compoundeurs doivent adapter leur technologie. D'autres défis techniques sont relevés par les producteurs afin de rendre les PHA plus compétitifs en termes de coûts et d'améliorer la qualité du produit. Mais le plus gros problème pour le marché européen, en particulier, est que les législateurs de l'UE ne classent pas les PHA comme un matériau naturel et, en tant que tel, ils ne sont pas exemptés de l'interdiction du plastique à usage unique, ce qui empêche l'utilisation de matériaux biodégradables et renouvelables dans ce type d'application très approprié. Dans l'ensemble, l'industrie des PHA est passée de la phase embryonnaire à la phase de croissance initiale ; IDTechEx fait le point sur les activités et les technologies industrielles qui stimulent la croissance du marché des PHA dans son rapport "Bioplastiques 2023-2033 : technologie, marché, acteurs et prévisions".
Les algues marines en tant qu'emballage plastique alternatif ont gagné en popularité comme alternative aux plastiques d'origine fossile. Le matériau des algues pour l'emballage présente plusieurs avantages. Tout d'abord, ce matériau est une source renouvelable qui n'entre pas en concurrence avec les terres agricoles et ne nécessite pas l'utilisation d'engrais. En outre, les algues sont non seulement sûres pour les aliments, mais elles possèdent également des propriétés antioxydantes et antimicrobiennes, ce qui en fait un candidat de choix pour l'emballage des aliments. Plusieurs études de preuve de concept ont démontré que les films à base d'algues ont pu prolonger la durée de conservation des denrées alimentaires en réduisant la perméabilité à la vapeur d'eau et en limitant l'activité microbienne. Des acteurs se sont associés à des marques comme Heinz et JustEat pour fabriquer des sachets de condiments et des revêtements de boîtes en papier à base d'algues. Pourtant, le marché des matériaux à base d'algues est encore très jeune, avec peu d'acteurs et très peu de capacités, ce qui fait que les prix restent élevés par rapport aux plastiques en place. Il est possible de remédier à cette situation grâce à des modèles commerciaux tels que l'octroi de licences pour la production d'emballages à base d'algues marines avec des solutions clés en main directement au restaurant ou au magasin.
Ces matériaux naturels pourraient bien remplacer à l'avenir les plastiques d'origine fossile dans des applications majeures comme les emballages et les articles à usage unique. Bien qu'ils soient encore loin de produire des capacités commerciales, leur croissance dans les années à venir pourrait être fulgurante. Le récent rapport d'IDTechEx intitulé "Bioplastiques 2023-2033 : technologie, marché, acteurs et prévisions" d'IDTechEx comprend une analyse détaillée de la façon dont ces matériaux naturels font leur entrée dans le monde des plastiques, aux côtés des matériaux synthétiques biosourcés. Il suit l'énorme activité industrielle qui a eu lieu et discute des tendances et des défis entourant les bioplastiques, en les considérant dans une prévision complète sur 10 ans. Pour en savoir plus sur les perspectives de notre monde bioplastique, consultez le site www.IDTechEx.com/Bioplastics.
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