L'ingrédient qui rend les gâteaux moelleux sert désormais à fabriquer des plastiques plus sûrs et plus durables

Utilisés dans tous les domaines, des meubles aux chaussures, en passant par les voitures et les jouets, les plastiques moussés peuvent poser de graves problèmes de santé et d'environnement. Mais grâce aux équipes de recherche de Solvay, une alternative non toxique est désormais disponible, basée sur le produit de spécialité historique de l'entreprise : le bicarbonate de sodium. Allons plus loin avec deux scientifiques de Solvay qui ont contribué au développement d'Alve-One® : Camille Dupont, technicienne de laboratoire, et Jean-Yves Seguin, chef de projet.

Alors, qui a eu cette idée, et pourquoi ?

Jean-Yves Seguin

Jean-Yves (photo de gauche) : " L'idée d'une alternative non toxique et durable pour la production de mousses plastiques est née d'une approche multidisciplinaire réunissant nos équipes du Marketing, du Business et du RIC-D, notre laboratoire de Recherche et d'Innovation au sein du site de Carbonate de soude et dérivés situé à Dombasle, dans l'Est de la France. L'un des objectifs de RIC-D est de développer de nouvelles applications pour le bicarbonate de sodium et d'améliorer les processus de production. Dans le cadre de cette vaste tâche, notre équipe est tombée sur une idée simple : appliquer les propriétés de peluchage de la molécule aux plastiques."

OK, revenons en arrière. Qu'est-ce que les plastiques moussés ?

Camille : "Faire mousser signifie créer des petites bulles dans la matière, un peu comme des trous dans un emmental. Par conséquent, les plastiques moussés, au lieu d'être du plastique pur à 100 %, sont une combinaison de plastique et d'air. C'est un procédé chimique, et non physique, qui est principalement utilisé à des fins d'allègement, mais aussi d'isolation phonique et thermique, de souplesse et de réduction de l'utilisation des matières premières."

Jean-Yves : "L'astuce du moussage consiste à trouver le bon équilibre entre l'incorporation des bulles et l'ajout des fonctionnalités permises par l'agent moussant, tout en conservant une résistance mécanique suffisante. Les plastiques moussés sont partout autour de nous : dans les voitures (où leurs propriétés de réduction du poids sont particulièrement cruciales), les chaussures, les revêtements de sol, les meubles, les papiers peints, l'isolation de la maison, les baskets, les jouets, etc."

Alors, quel est le problème des mousses plastiques ?

Jean-Yves : "Le problème réside dans l'ingrédient utilisé pour le processus de moussage : l'azodicarbonamide, ou ADCA. Cette substance est utilisée dans 90 % des mousses produites à l'aide d'agents gonflants chimiques. Or, elle est toxique, son processus de fabrication est très polluant, les produits finis émettent des COV (Composés Organiques Volatils qui polluent l'air intérieur - et contribuent à la fameuse odeur de voiture neuve) et ses résidus limitent le recyclage des plastiques auxquels elle est mélangée. L'ADCA est un produit très controversé, classé comme substance extrêmement préoccupante (SVHC) par REACH, le règlement européen sur les produits chimiques. Malgré tout, l'ADCA est partout car il n'existe pas d'alternative satisfaisante pour les fabricants. Jusqu'à présent, c'est-à-dire..."

Quelle est l'alternative durable que vous avez contribué à innover ?

Jean-Yves : "Elle s'appelle Alve-One® Solutions et a été développée suite à une poussée technologique mondiale. Notre objectif était d'identifier tous les domaines où les propriétés du bicarbonate de sodium pouvaient être appliquées, et l'une des idées qui en est ressortie est l'encapsulation du bicarbonate de sodium pour permettre le contrôle de la libération de gaz, comme dans les applications pharmaceutiques, pour permettre le moussage des plastiques."

Camille : "Voyant le mauvais profil environnemental de l'ADCA, notre équipe a entrepris de mettre sur le marché un produit non toxique pour le remplacer ; et nous l'avons fait rapidement, en travaillant étroitement avec nos clients dès le début du développement du produit."

Chaque tonne d'ADCA remplacée par l'Alve-One® dans les mousses plastiques équivaut à 10 tonnes d'émissions de CO2 évitées.

Jean-Yves Seguin, Alve-One® Project Manager, Solvay

Qu'est-ce que l'Alve-One® exactement ?

Camille Dupont

Camille (photo de droite) : "C'est du bicarbonate de sodium combiné à des additifs pour la fonctionnalisation (plus d'informations à ce sujet ci-dessous). Sa formulation est inorganique et il se présente sous la forme d'une poudre dont la forme et la taille des particules varient. Les fabricants peuvent le mélanger à tous les types de résines pour toutes les applications actuelles des plastiques moussés. Le bicarbonate de sodium est un produit ménager courant, utilisé dans la poudre à lever, les aliments pour animaux et les produits pharmaceutiques. Il est inoffensif sur le plan de la santé et de l'environnement."

Jean-Yves : "Utilisé comme agent de cuisson, le bicarbonate de sodium libère un gaz qui rend les gâteaux moelleux : avec Alve-One®, le même principe est appliqué aux plastiques."

Parlons science... quelle est la chimie derrière le produit ?

Jean-Yves : "Pour que le bicarbonate de sodium soit efficace pour faire mousser les plastiques, nous devons recourir à la fonctionnalisation. Lorsqu'elle atteint une certaine température, la molécule se décompose en gaz et en eau : c'est ce qui génère les bulles. Mais comme le bicarbonate de sodium est mélangé au plastique, cette décomposition doit se faire à une température plus élevée que d'habitude pour que le processus de moussage fonctionne."

Camille : "La solution consiste à l'encapsuler avec des additifs. Nous avons passé au crible tous les produits et technologies pour y parvenir, réalisé des tests et noué des partenariats avec de nombreuses entreprises et universités. L'un des défis à relever était la température de transformation, qui peut varier fortement en fonction du plastique à mousser (PVC, PP, PE, XLPO, EPDM...) et du procédé utilisé (extrusion, calandrage, moulage par injection...). Grâce à nos compétences en matière de formulation, l'équipe d'Alve-One® a développé pas à pas une famille d'agents moussants pouvant s'adapter à toutes les conditions de transformation tout en présentant des performances similaires à celles de l'ADCA."

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Et qu'est-ce qui rend donc Alve-One® plus durable ?

Camille : "En plus d'être un produit sûr et non toxique, Alve-One® a également une empreinte carbone beaucoup plus faible que l'ADCA, grâce à une série de facteurs réduisant les émissions de CO2 à chaque étape du cycle de vie du produit : fabrication, transport (l'ADCA est produit en Asie et doit être expédié à travers le monde), recyclabilité (les plastiques contenant de l'Alve-One® peuvent être recyclés, contrairement à ceux contenant de l'ADCA), et fin de vie : le résidu ultime de l'Alve-One® est le carbonate de sodium, alors que l'ADCA est toxique du début à la fin : c'est pourquoi il a longtemps été interdit pour les matériaux en contact avec les aliments. "

Jean-Yves : " Sans compter que le passage à l'Alve-One® évite la pollution de l'eau et de l'air actuellement causée par la production d'ADCA ainsi que le risque sanitaire qu'elle représente pour les travailleurs. On estime que chaque tonne d'ADCA remplacée par de l'Alve-One® équivaut à 10 tonnes d'émissions de CO2 évitées. Pour toutes ces raisons, Alve-One® a reçu le label Solar Impulse Efficient Solutions et a été identifié comme une solution propre par l'ONG de vigilance chimique ChemSec."

Alors pourquoi n'est-il pas déjà présent partout ?

Jean-Yves : "L'Alve-One® est disponible commercialement depuis 2019, et certains industriels ont commencé à l'utiliser dans leurs formulations. La pandémie de Covid-19 a ralenti sa propagation, mais il y a un autre obstacle : la force de l'habitude. L'ADCA existe depuis des décennies, et les processus de fabrication ont été optimisés depuis longtemps pour son utilisation. Il y a beaucoup d'éducation à faire.

Camille : "Les fabricants veulent un produit qui s'adapte à leurs processus de fabrication spécifiques. Nous collaborons étroitement avec nos clients pour leurs besoins actuels et futurs. La force de Solvay, c'est que nous ne nous contentons pas de vendre un produit, nous fournissons également une expertise et un savoir-faire. "

Jean-Yves : " L'Alve-One® peut être adapté aux besoins des producteurs de mousse à base de thermoplastiques et d'élastomères. L'industrie automobile, entre autres, est particulièrement enthousiaste à l'égard de cette alternative personnalisable à l'ADCA car elle leur permet de poursuivre leurs efforts en matière d'éco-conception de manière durable tout en assurant une meilleure qualité de l'air intérieur pour les passagers et en s'inscrivant dans la nouvelle stratégie chimique pour la durabilité mise en place par l'Union européenne. La réglementation va beaucoup nous aider, car l'utilisation de l'ADCA va devenir de plus en plus stricte. Notre travail a même généré d'autres opportunités de substitution au-delà de l'Europe, comme l'OBSH, un autre agent gonflant chimique organique moins répandu.

Camille : "Jusqu'à présent, il n'y avait pas d'alternative, mais nous avons obtenu d'excellents résultats avec l'Alve-One®, et la sensibilisation croissante des consommateurs est une autre incitation à son adoption. En attendant, nous continuons à travailler sur des solutions pour le rendre encore plus efficace et rentable." 

Alors que les consommateurs et les entreprises se détournent des produits chimiques dangereux, une solution sûre et durable comme l'Alve-One® est prête à décoller, pour la santé des personnes, de la planète et des entreprises.