Papier et carton: d’une matière première naturelle à un emballage flexible

Si le papier existe depuis très longtemps, le carton, produit dérivé du papier, ne remonte qu’au XIXe siècle. Depuis l’industrialisation, il est utilisé à grande échelle pour les emballages en raison de sa flexibilité et de sa simplicité d’usage. Par souci d’économie et d’écologie, son processus de production n’a cessé de s’améliorer. Cette évolution est toujours en cours.

 


Fabrication à 120 km/h

Production de papier – C’est la fibre de cellulose qui sert de matière première de base au papier et au carton. La production de papier neuf commence par la création de pulpe extraite de copeaux de bois. La lignine peut en être épurée chimiquement afin d’éviter que le papier jaunisse trop rapidement. La pulpe est ensuite amenée en suspension aqueuse afin d’être raffinée (répartition homogène des fibres) et épurée (enlèvement des grumeaux et des corps étrangers). Ce mélange, qui contient 95 % d’eau, est transféré dans une machine à papier. Celle-ci fonctionne sans interruption à une vitesse de plus de 120 km/h. Le mélange est d’abord réparti sur une étamine à mailles fines dans la partie humide de la machine, afin que l’eau y soit aspirée. Le convoyeur passe ensuite par une presse à feutre. Les feuilles de papier contiennent alors encore quelque 50 % d’eau. Dans la partie sèche, les feuilles passent par une série de cylindres chauds qui les dessèchent jusqu’à ce qu’elles atteignent une teneur en humidité d’environ 6 %. En fonction de leur future application, elles peuvent subir une finition subséquente, comme un calandrage (laminage chaud à travers des rouleaux en fonte) ou un enduisage des deux côtés. Ces finitions rendent le papier plus lisse, plus égal et lui confè- rent une meilleure qualité d’impression.

Production de carton – Le carton est plus épais que le papier et comporte souvent plusieurs couches. Il est produit sur des machines à papier spéciales, capables de traiter des épaisseurs plus importantes et plusieurs couches simultanément. Le carton ondulé constitue une variante particulière : une épaisseur de papier ondulé est collée entre deux couches extérieures afin de limiter le poids.

Emballages – Il existe quatre grandes catégories d’emballages à base de papier et de carton. Les sacs en papier sont imprimés sur des rouleaux par flexo et/ ou héliogravure, puis pliés et collés avant d’être coupés à la bonne longueur. Dans le cas des cartons pliables et des boî- tes montées, les feuilles en carton ou en papier sont d’abord imprimées par offset, puis coupées et chantournées avant d’être pliées et collées. Le processus de production des boîtes en carton ondulé est similaire, mais requiert un procédé d’impression flexographique.

 

Des chaumes de bambou et des vieux vêtements à la pulpe de bois

L’invention – Les origines du papier moderne se situent dans la Chine de la dynastie Han. Son invention est attribuée à l’eunuque Cai Lun. En l’an 105, celui-ci fabrique une espèce de pulpe à partir de fibres de chaumes de bambou, de déchets de soie et d’écorces d’arbres.

Moyen Age – Au début du Moyen Age, la technique est peaufinée dans le monde arabe et atteint l’Ouest de l’Europe vers le XIe siècle. Les moulins à papier utilisent alors de vieux vêtements. 

Recyclage – Suite à la pénurie de vieux textiles, le besoin de recycler du papier usagé apparaît. Dès le début du XIXe siècle, de vieux livres sont collectés et retransformés en pulpe.

Industrialisation – La pénurie stimule également la recherche d’une meilleure matière première. Vers 1845, le Canadien Charles Fenerty et l’Allemand Friedrich Gottlob Keller découvrent quasi simultanément un procédé pour fabriquer de la pulpe à partir de bois. Peu après, les premières machines à papier industrielles sont construites. La production de papier à partir de pulpe de bois se développe rapidement.

Recyclage à l’échelle industrielle – La consommation croissante de papier (notamment pour les journaux) génère de grandes quantités de vieux papiers. Cela permet, dès 1900, de recourir au recyclage à une échelle industrielle.

 

Facile, flexible et bon pour l’environnement

Les sacs en papier et boîtes en carton sont utilisés pour emballer des produits très divers. Dans de nombreux cas, il s’agit d’un emballage secondaire, mais ils peuvent également servir d’emballage primaire, par exemple pour des aliments secs ou des légumes. La facilité d’usage, la flexibilité et les considérations environnementales constituent les raisons principales d’opter pour des emballages en papier ou en carton.

 

Bon à retenir

  • Les boîtes en carton sont légères, faciles à manier et pratiques à empiler. Elles offrent une bonne protection lors du transport, ainsi qu’en magasin.
  • Les papier et carton sont fabriqués à partir d’une matière première renouvelable, ce qui est bon pour le bilan CO2 . Leur recyclage est facile et largement adopté dans la pratique
  • Le papier et le carton permettent de réaliser des emballages créatifs et attrayants. Ce sont des matériaux simples, qui se prêtent bien à l’impression. Ils permettent en outre des designs particuliers sans grand coût supplémentaire, par exemple en intégrant des poignées.

 

Production plus économique, davantage de matériaux recyclés

Au fil des ans, la production de papier est devenue de plus en plus respectueuse de l’environnement. L’efficacité énergétique constitue depuis longtemps un point d’attention, mais son importance s’est accrue depuis les années nonante. Ainsi, depuis 1990 déjà, l’industrie du papier belge investit dans la cogénération. En 2008, les installations de cogénération couvraient 55 % des besoins en électricité et 83 % des besoins en chaleur des entreprises. “Nous faisons déjà beaucoup mieux que l’objectif européen, qui était de 22 % d’ici 2010”, affirme Jan Cardon, de Filpap.

Les usines ont également adopté d’autres mesures d’économie d’énergie dans le cadre du Protocole de Kyoto. L’industrie du papier belge a ainsi pu réduire ses émissions de gaz à effet de serre de 31 % entre 1990 et 2008.

L’utilisation de fibres recyclées a également crû de façon drastique. En 1990, l’industrie du papier belge n’utilisait que 22 % de fibres recyclées. En 2008, ce chiffre était déjà de 58 %. “La tendance est clairement positive”, note Jan Cardon. “Nous le devons à la bonne collaboration entre les sociétés de collecte et de tri, d’une part, et les producteurs de papier, d’autre part. Cela dit, la part de matériaux recyclés n’est pas un critère absolu puisqu’elle dépend fortement de la qualité du papier ou du carton produits. La moyenne européenne est de 66 %. Le secteur dépasse ainsi l’objectif de recyclage à l’échelle européenne.”

Améliorations écologiques des emballages en carton

La fabrication d’emballages en carton aussi tient toujours plus compte de l’environnement. Seules des encres à séchage physique, à très faibles émissions, sont aujourd’hui utilisées pour l’impression. “Le remplacement d’encres à base de solvants par des encres à base d’eau pour l’impression par flexo et héliogravure date des années nonante”, explique Ilse Vervloet, de la fédération sectorielle Fetra. “Autrement dit, ce remplacement anticipait la directive européenne relative aux solvants. ” En outre, l’industrie de l’emballage s’est engagée à continuer de réduire l’utilisation de plastifiants nocifs (di-isobutyl-phtalate) dans les colles.

Le secteur a également fait des efforts pour limiter au maximum le poids des emballages en carton. Selon Ilse Vervloet, “diverses améliorations ont permis aux entreprises d’économiser plus de 11 600 tonnes de papier et de carton. Elles optent ainsi pour de nouveaux types d’ondulations du carton ondulé, utilisent de nouvelles sortes de papier et de carton plus forts, et font un meilleur usage des feuilles.” L’industrie de l’emballage mise aussi sur l’efficacité énergétique. Dans un effort conjoint avec l’industrie graphique, elles s’attendent à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre de 10 % d’ici fin 2010.

Que réserve l'avenir?

Si le secteur innove sans cesse, il est à noter que les principales avancées relatives à la réduction du poids ont déjà été réalisées. Il est difficile d’alléger encore les emballages en carton sans risquer d’affecter leur résistance. En outre, la quantité de fibres recyclées dans les emballages ne devrait pas augmenter davantage : les emballages en carton contiennent déjà de 70 à 80 % de matières recyclées.

Le secteur continue d’investir dans l’efficacité énergétique et la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Ces efforts sont encouragés au moins jusqu’en 2012 par le biais d’accords de branche (Wallonie) et de conventions par entreprise (Flandre). L’industrie soutient aussi le système de certification des forêts et le contrôle garantissant une gestion durable tout au long de la chaîne. En outre, elle continue à stimuler le développement de la collecte de vieux papiers en Belgique. Vous trouverez davantage d’informations à ce sujet dans la prochaine fiche Preventpack consacrée au ‘Design for Recycling’.

 

Filpap

Filpap est une organisation indépendante qui sert de centre d’expertise à Fost Plus pour la collecte et le recyclage des emballages en papier et en carton. www.fostplus.be

Fetra

La Fédération des industries transformatrices de papier et de carton (Fetra) a été créée en 1946. Elle regroupe notamment les producteurs d’emballages en carton pliable, d’emballages en carton ondulé et de sacs en papier. www.fetra.be

 

Le verre : longue conservation des produits, facilité de recyclage

Le verre est un matériau d’emballage très ancien. Apprécié pour ses qualités de conservation et son aptitude au recyclage, il est utilisé depuis plus de 3.000 ans. Poussés par des impératifs économiques, les verriers n’ont cessé d’optimiser le processus de fabrication du verre, y compris d’un point de vue environnemental. Les emballages en verre sont aujourd’hui omniprésents pour les produits viticoles et brassicoles. Producteurs et consommateurs continuent à l’apprécier.

 


Fusion à température élevée, moulage en deux phases

Le verre est constitué de 70% de sable, 15% de soude afin d’abaisser la température de fusion et 10% de chaux pour accroître la résistance du produit et le stabiliser. “Pour obtenir un état vitreux, ces composants sont mélangés et fondus à 1.000 °C”, explique Jean-Pierre Delande, directeur de Filglass. “Une fois vitrifié et homogène, le mélange devient visqueux comme du miel. Il est mis en forme dans des machines de formage comportant un jeu complexe de moules.”

Le moulage s’opère en deux phases, quel que soit le procédé utilisé : ‘soufflé-soufflé’ ou ‘pressé-soufflé’ (voir ci-après). Le verre passe ensuite dans une arche de recuisson. À la sortie de l’arche, un traitement superficiel permet d’accroître la résistance mécanique des bouteilles en obstruant les microfractures provoquées par le contact avec les parois du moule. Enfin, le verre est aspergé d’un lubrifiant destiné à améliorer son coefficient de frottement et à fluidifier son cheminement dans les lignes de conditionnement.

Les avantages du verre :

  • Le verre est le matériau de prédilection des producteurs de vins, de boissons alcoolisées et de parfums, ainsi que de produits alimentaires en bocaux. Le verre procure en effet les avantages suivants
  • Il permet de conserver longtemps le produit emballé  
  • Le verre est inerte: aucun de ses constituants n’est susceptible de migrer vers le contenu de l’emballage, ce qui évite toute altération de qualité.
  • Il protège de la lumière: le verre, en particulier coloré, limite l’entrée des rayons UV.
  • Il est facile à réutiliser et est recyclable indéfiniment.
  • Le verre fondu est malléable: il peut être moulé en de nombreuses formes et coloré dans un grand nombre de teintes.

Des flacons égyptiens aux modélisations sur PC

Le verre est le premier matériau de synthèse réalisé par l’homme. Les premiers flacons et bijoux en verre datent de l’ancienne Égypte, quelque 1.000 ans avant J-C.

Le soufflage du verre apparaît aux environs de 50 ans avant J-C. Il permet la multiplication des formes pouvant être obtenues. Le recours à cette technique augmente considérablement les domaines d’application du verre. On voit apparaître les premiers emballages en verre. Son utilisation se généralise et se démocratise. La fabrication du verre s’industrialise au deuxième quart du XIXe siècle avec l’arrivée de machines de formage. Le procédé soufflé-soufflé est inventé en 1924 et a été constamment modernisé depuis. Dans ce procédé, une goutte de verre fondu est soufflée par air comprimé dans deux moules successifs. Seule la surface extérieure est en contact avec le moule, ce qui limite les possibilités d’allègement du verre. Il s’agit de la technique usuelle pour le formage d’objets comportant un col étroit, comme les bouteilles.

Le procédé pressé-soufflé se développe plus tard, principalement pour la production de jarres et de bocaux. Lors de la première étape, à la différence du procédé soufflé-soufflé, l’ébauche est formée par pressage dans le moule, sans utilisation d’air comprimé. Ce procédé assure une meilleure répartition du verre dans le moule. Il permet ainsi d’obtenir un verre plus mince et donc un emballage plus léger. Ultime progrès, depuis les années 1990, les verriers recourent à des outils de modélisation sur ordinateur. Ces logiciels, qui permettent de réaliser des simulations quant à la forme et à l’épaisseur du verre, optimisent l’emballage final, notamment en termes de poids et de profil.

Préoccupations écologiques et économiques se rejoignent

“Le coût énergétique lié à la fabrication du verre est très élevé”, note Jean-Pierre Delande. “Par conséquent, les fabricants ont, dès l’Antiquité, cherché à réduire leur consommation d’énergie. Ainsi, le recyclage et la refonte de verre permettaient aux premières officines d’économiser du combustible en évitant de devoir fondre des matières premières vierges.” Au fil des ans, les verriers ont amélioré les performances des fours en les rendant plus étanches et en améliorant les techniques de récupération de la chaleur. Mais c’est la fusion du verre recyclé qui représente l’économie d’énergie la plus importante

“Il faut savoir que le verre présente la particularité de pouvoir être recyclé indéfiniment, sans perte de qualité”, poursuit JeanPierre Delande. “La production de verre à partir de matières premières minérales vierges nécessite une température de fusion plus élevée, et est donc plus énergivore que la fonte de verre recyclé.”

Un verre de plus en plus léger 

Le verre est facile à recycler, quelle que soit sa forme ou son épaisseur. En revanche, les verriers font face à la question du poids de leur produit. “C’est là que réside le plus grand potentiel de gain écologique”, précise Jean-Pierre Delande. “Le poids des emballages en verre, et des bouteilles en particulier, a toujours été une préoccupation majeure des verriers. À titre d’exemple : un allègement de 10% engendre une augmentation de cadence d’environ 3%, et donc une meilleure productivité. Le poids moyen d’une bouteille de bière est ainsi passé de 160 g en 1990 à 133 g en 2009. Un verre plus léger est en outre plus facile à transporter et à stocker, ce qui engendre des gains au niveau de la logistique et du maniement par le consommateur.” Dans certains cas toutefois, le poids de l’emballage en verre est un impératif. C’est le cas pour les bouteilles de champagne, qui doivent résister à une pression interne importante.

Au-delà de l'optimum

Aujourd’hui, les verriers sont arrivés à un palier en matière de poids des emballages. “Avec les technologies actuelles, amincir davantage la paroi des emballages accroîtrait le risque de casse en cours de transport et lors du maniement par le consommateur”, estime Jean-Pierre Delande. “Cela fragiliserait en outre le processus d’embouteillage. Une certaine résistance mécanique est en effet requise pour éviter les casses sur les lignes de conditionnement, notamment lorsque le bouchon ou le couvercle est apposé par machine. Si une bouteille ou un bocal casse à ce stade, il faut arrêter toute la ligne de production, ce qui est extrêmement coûteux.”

Par ailleurs, d’autres raisons freinent aujourd’hui la course à l’allè- gement des emballages en verre. Il importe de garder à l’esprit que la réutilisation de bouteilles consignées exige un verre plus épais, étant donné les manipulations plus rudes et plus fréquentes de ces emballages.

Alléger davantage les emballages en verre nécessite de nouvelles approches technologiques. La voie consistant à améliorer la résistance mécanique des bouteilles par l’application d’un film superficiel irait cependant à l’encontre de l’aptitude au recyclage du verre.

Filglass

Filglass est une organisation indépendante qui sert de centre d’expertise à Fost Plus pour la collecte et le recyclage des emballages en verre. www.fostplus.be

Pour en savoir plus

  • “Quelques pages de l’histoire du recyclage du verre”, Verre magazine, Vol. 15 no. 1, février 2009. 
  • “Le poids des bouteilles : une optimisation complexe”, Verre magazine, Vol. 15 no. 4, septembre 2009.

 

Plastique: une vaste gamme d’emballages légers

Le plastique est une invention du dix-neuvième siècle, qui connaît sa véritable percée au cours du vingtième. Les emballages en plastique, eux, sont apparus après la Seconde Guerre Mondiale. Aujourd’hui, films, bouteilles et autres raviers en plastique sont incontournables, en raison notamment de leur facilité d’utilisation et de recyclage. En outre, l’industrie déploie de nombreux efforts pour réduire leur impact environnemental, recourant souvent à d’ingénieuses innovations techniques.

 


Du pétrole aux bouteilles et petits pots

Raffinage - Si les plastiques biosourcés progressent lentement mais sûrement, le pétrole demeure la matière première la plus utilisée pour la fabrication de plastique. Dans les raffineries, le pétrole est distillé en diverses fractions : diesel, essence, kérosène et naphte. Pour fabriquer le plastique, le naphte est craqué chimiquement jusqu’à ce qu’il ne reste plus que de petites molécules (les monomères) sous forme gazeuse ou liquide. Diverses réactions chimiques sont ensuite provoquées à l’aide de catalyseurs afin de créer des polymères. Cette polymérisation se déroule dans des conditions très contrôlées. Elle débouche sur une vaste gamme de plastiques, parmi lesquels le polyéthylène téréphtalate (PET), le polyéthylène à haute densité et à basse densité (HDPE et LDPE), le polychlorure de vinyle (PVC), le polypropylène (PP) et le polystyrène (PS). Le plastique est livré sous la forme de poudre, de granules ou de produits semi-finis.

Emballages - La plupart des emballages en plastique sont uniquement composés de thermoplastes. Il s’agit de plastiques pouvant facilement être fondus puis durcis à nouveau. Cette propriété est mise à profit de diverses manières afin de fabriquer différents types d’emballages.

 

  • Le thermoformage est un procédé au cours duquel une plaque (ou une feuille) de plastique est chauffée et pressée dans un moule. Ce procédé est utilisé notamment pour la fabrication des pots de yaourt.

 

  • Le moulage par extrusion-soufflage est la technique la plus courante pour la fabrication de bouteilles. Le formage se fait en deux phases. Le plastique est d’abord préformé par soufflage afin de créer un ‘tube’ ou une grosse goutte avec un goulot fini. Ensuite, la bouteille est soufflée dans sa forme finale. Cette dernière étape fait généralement partie du processus d’emballage du produit.

 

  • L’extrusion est notamment utilisée pour la fabrication de sacs. Le plastique liquide est poussé vers le haut par une vis, à travers une ouverture ronde. De l’air chaud est insufflé par le milieu de cette ouverture, de sorte qu’une forme de ballon est créée. Le plastique est ensuite refroidi par le haut et enroulé.

 

Du celluloïd au plastique pétrochimique

Le précurseur du plastique est le celluloïd, découvert au milieu du dix-neuvième siècle par divers inventeurs et scientifiques. Fabriqué à partir de fibres de textile et de camphre, le celluloïd était notamment utilisé pour remplacer l’ivoire dans la production de boules de billard. Par la suite, le celluloïd a également joué un rôle important en photographie. Pour d’autres applications, toutefois, il a été éclipsé par les plastiques modernes.

En 1907, le Belge Leo Baekeland est le premier à développer un plastique entièrement synthétique à base de phénol et de formaldéhyde. Il nomme son invention ‘bakélite’. Celle-ci sera utilisée pour les objets les plus divers des temps modernes : téléphones, radios, stylos à bille, poignées de portes, …

Après la Première Guerre Mondiale, le pétrole devient la matière première de base pour la plupart des plastiques, car il est moins cher et plus facile à transformer que le charbon, le bois ou d’autres matières premières. La pétrochimie permet l’essor des plastiques, tant pour les applications ménagères qu’industrielles

Après la Seconde Guerre Mondiale, le plastique conquiert le marché. La production d’emballages en plastique connaît un grand succès. Les innovations technologiques permettent de nouvelles applications en médecine, en logistique, en informatique, dans le domaine des loisirs, etc.

Le recyclage des déchets de plastique démarre dans les années nonante, par le biais de la collecte sélective des déchets et des systèmes avancés de tri et de traitement de ceux-ci.

Entre-temps, l’industrie poursuit le développement des bioplastiques à base de matières premières renouvelables. Une partie des polymères ainsi produits est identique aux polymè- res classiques, mais des applications totalement nouvelles, telles que les films compostables, voient aussi le jour.

Un large éventail d'applications

Le plastique est une dénomination commune pour une large gamme de matériaux. Dès lors, il est logique qu’un grand nombre d’emballages en plastique aient été développés. Les bouteilles sont généralement faites en PET ou HDPE, les sacs et films d’emballages en LDPE, les pots de yaourt en PS, les bouchons de bouteilles en PP et les raviers pour viande en PS. Les emballages plastiques présentent de nombreux avantages:

  • Ils offrent une excellente protection contre la détérioration des aliments.
  • Ils sont légers et faciles à manier lors du transport et à domicile.
  • Ils peuvent prendre toutes les formes et couleurs. Il est même possible de les rendre transparents.
  • Ils sont simples et économiques à produire.

De plus en plus efficaces, légers et écologiques

Le succès des emballages en plastique est notamment favorisé par des méthodes de production efficaces et rapides. “Le secteur a toujours voulu rendre la production plus rapide, plus efficace et plus économique”, explique An Vossen, de Plarebel. “Dès le début, il a tenté de raccourcir au maximum les cycles de chauffage des thermoplastes et de les rendre les plus économiques possible. Dans le cadre du Protocole de Kyoto, l’efficacité énergétique a été améliorée davantage encore, tant dans la pétrochimie que dans l’industrie de l’emballage.”

Les emballages sont également devenus de plus en plus légers. “Cette évolution est très claire dans le cas des bouteilles en plastique”, estime An Vossen. “En 1971, l’emballage d’une bouteille typique d’un litre et demi pesait encore 56,6 g. En 2010, ce poids n’est plus que de 29 g. Cela signifie non seulement une moindre utilisation de matériaux, mais aussi de moindres frais de transport et, globalement, une moindre charge pour l’environnement. Parfois, le gain de matériau et de poids s’explique par d’autres facteurs. Dans le cas des bouteilles de détergents et de lessives, la conception est adaptée afin de rendre la surface externe la plus petite possible. Les produits à emballer changent eux aussi. Ainsi, les bouteilles contenant des lessives concentrées sont bien plus petites que leurs précurseurs.”

Entre-temps, les emballages plastiques contiennent de plus en plus de matériaux recyclés. “Ainsi, les bouteilles PET de Spadel et Valvert, par exemple, contiennent entre 25% et 50% de matériaux recyclés”, précise An Vossen.

Depuis sa création en 1971, la bouteille à usage unique de SPA Reine d’1,5l a changé souvent de forme, entraînant à chaque fois une réduction significative de son poids.

Trouver le bon équilibre

Il y a toutefois des limites à la diminution du poids et la teneur en matières recyclées. “Techniquement, il est possible de réduire davantage le poids d’une bouteille PET, par exemple, mais cela ne représente pas toujours un gain environnemental”, explique An Vossen. “Si nous rendons la paroi trop fine, nous devons intégrer des barrières supplémentaires, par exemple par le biais de charges spéciales. Ceci peut compliquer considérablement le tri des déchets et le processus de recyclage ultérieur. L’utilisation de matériaux recyclés dans les nouvelles bouteilles en PET ne peut pas non plus croître indéfiniment. À chaque fois qu’une bouteille en PET est recyclée, la qualité du matériau diminue de sorte qu’il n’est plus possible d’obtenir des bouteilles parfaitement transparentes - ce que le consommateur n’accepte pas. Pour compenser ceci, les producteurs mélangent PET neuf et PET recyclé. Mais le manque de granules recyclés commence à se faire sentir et ne parvient plus à satisfaire à la demande sans cesse croissante. Il s’agit donc de trouver un bon équilibre pour chaque type d’emballage.”

Vous trouverez davantage d’informations à ce sujet dans la prochaine édition du Preventpack consacrée au ‘Design for Recycling’.

Que réserve l'avenir ?

L’efficacité énergétique restera dans les années à venir une priorité pour le secteur. Une attention croissante sera portée à la consommation d’eau.

Le secteur cherche en outre à améliorer la conception des emballages en plastique. Ainsi, il travaille actuellement à la conception technique du goulot des bouteilles en PET. “Ceci est un aspect délicat”, affirme An Vossen. “Plus le goulot est court, plus la quantité de dioxyde de carbone pouvant échapper par ce chemin est grande. Toutefois, un goulot plus court présente un double avantage : il économise du matériau dans la bouteille en PET et nécessite un plus petit bouchon.”

Une autre tendance est la combinaison d’un emballage en plastique avec d’autres matériaux. “Par exemple, l’on a développé des pots de yaourt qui comportent une enveloppe en carton et, à l’intérieur de celle-ci, un très fin gobelet en plastique”, précise An Vossen. “Le carton assure la robustesse ; le plastique protège l’aliment; et ils sont faciles à scinder après usage. Ceci illustre parfaitement l’approche pragmatique qui a pour but de réduire la charge environnementale globale.”

Petit à petit, les biopolymères vont également gagner en importance. “Nous n’en sommes qu’au début de cette évolution. La plupart des biopolymères actuels ne sont pas encore suffisamment stables thermiquement. En outre, la fonction de barrière est souvent moins bonne que pour le plastique pétrochimique. Des recherches sont encore requises avant de pouvoir les appliquer à grande échelle”, conclut An Vossen.

Plarebel

Plarebel est une organisation indépendante qui sert de centre d’expertise à Fost Plus pour la collecte et le recyclage des emballages en plastique. www.fostplus.be

 

Acier et aluminium : des emballages robustes, faciles à recycler

L’acier est utilisé depuis l’époque romaine à des fins militaires, puis industrielles. L’aluminium est apparu au XIXe siècle, lors de la révolution industrielle. Tous deux sont aujourd’hui abondamment utilisés comme matériaux d’emballages métalliques. Robustes, ils peuvent être facilement refondus et réutilisés. Au fil des ans, l’impact environnemental de leur production a sans cesse diminué.


Procédés de fabrication divers, utilisations variées

Acier et aluminium exigent des procédés de production assez différents.

Du minerai de fer à l’acier

L’acier est produit de deux façons :

  • La filière intégrée repose sur l’utilisation majoritaire de minerai de fer. Celui-ci est transformé en fonte dans des hauts-fourneaux. Cette fonte est ensuite traitée en aciérie : elle est versée sur un lit de ferrailles, puis on y insuffle de l’oxygène pur afin d’obtenir de l’acier. La filière intégrée produit principalement des aciers plats (tôles, plaques), notamment pour le secteur automobile, les appareils électroménagers et les emballages.
  • La filière électrique recycle l’acier en refondant des mitrailles et de la ferraille dans des fours à arc électrique. Elle produit principalement de l’acier pour des produits dits ‘longs’ (poutres, rails) et pour des aciers spéciaux présentant une grande résistance au frottement.

Les deux filières peuvent donc recycler les aciers collectés.

Emballages métalliques : les avantages en bref

L’industrie alimentaire utilise l’acier et l’aluminium pour des emballages divers, comme les boîtes de conserve, les cannettes de boissons et les raviers pour plats préparés. Ces emballages procurent les avantages suivants :

  • Ils protègent de la lumière, des rayons UV et de l’humidité, permettant ainsi une longue conservation de l’aliment.
  • Ils constituent une barrière au CO2 : idéal pour conserver la pétillance des boissons gazeuses.
  • Alliant légèreté et robustesse, ils facilitent la manipulation des produits emballés (notamment l’empilage sur palettes).
  • Ils sont faciles à trier et à recycler, sans perte de qualité.
  • Une fois produits, l’acier comme l’aluminium ne disparaissent quasi pas et constituent ainsi une réserve importante pour les productions futures.

Acier – applications militaires puis industrielles

L’acier le plus ancien est l’acier norique, utilisé par l’armée romaine dès le 1er siècle avant J-C. Au Moyen Age, l’acier servait notamment à produire des sabres. Ensuite, son usage s’est étendu à la fabrication de canons.

L’année 1784 marque un tournant industriel avec l’avènement du puddlage, qui augmente fortement la productivité. Cette méthode consiste à chauffer de la fonte, additionnée d’oxyde de fer, sur un feu de coke. Le mélange est ensuite enfourné dans un four à réverbère puis vigoureusement brassé (« to puddle » en anglais), ce qui provoque l’oxydation du carbone. La masse obtenue est ensuite forgée.

Le décollage industriel de la sidérurgie date de la fin des années 1860. À cette époque, la Belgique était à la pointe de la technologie sidérurgique, deuxième après l’Angleterre.

C’est en 1810 que fut brevetée la première boîte de conserve métallique. Elle était en fer-blanc, un acier laminé et étamé qui permet de prolonger la durée de conservation des aliments. Après 1860, grâce à l’amélioration du processus de fabrication, les boîtes de conserve se diffusèrent à grande échelle.

Les premières boîtes rondes métalliques pour boissons, fabriquées en fer-blanc, apparaissent dans les années 1930 aux États-Unis.

Aluminium – production de masse dès la fin du XIXe siècle

La découverte de l’aluminium est attribuée à Friedrich Wöhler en 1827. Wöhler mit en évidence les propriétés physiques de l’aluminium, parmi lesquelles la légèreté. La découverte de la bauxite, d’où est tiré l’aluminium primaire, remonte à 1821. Le premier site industriel de production d’aluminium s’établit en 1860 dans le Gard, en France.

En 1886 se développe la méthode de production de l’aluminium par dissolution de l’alumine et décomposition par électrolyse, toujours utilisée aujourd’hui. Appelé Héroult-Hall, ce procédé permet d’obtenir de l’aluminium de manière relativement économique.

La première cannette en aluminium est introduite en 1959 par la Coors Brewing Company.

Plus tard, avec la popularisation des plats préparés, l’aluminium s’avère également idéal pour l’emballage de produits alimentaires.

 

Acier et aluminium : réduction graduelle de l’impact environnemental

Au fil des décennies, les producteurs d’acier et d’aluminium ont rendu leurs modes de production plus efficaces et moins énergivores.

Progrès dans les deux filières de production d’acier

  • La production d’une tonne d’acier consomme aujourd’hui 35 % d’énergie de moins que dans les années 1950, grâce notamment à des programmes d’amélioration continue au niveau des procédés.
  • Au début des années 1980, la production intégrée d’acier s’est améliorée grâce à l’introduction de la coulée continue. Ce progrès majeur permet d’économiser une phase de refroidissement et une phase de réchauffage - deux phases consommant énormément d’énergie.
  • La sidérurgie fournit également des efforts constants pour limiter ses émissions de CO2 et de NOx, notamment par l’installation de filtres et la valorisation des gaz issus des hautsfourneaux et des aciéries.
  • Le recyclage de l’acier, en progression constante, permet également d’économiser des ressources et de l’énergie, et de ré- duire ainsi son impact environnemental.

Une tonne d’aluminium recyclé économise quatre tonnes de bauxite

Le recyclage de l’aluminium, pratiqué depuis les années 1900, engendre des économies d’énergie considérables. L’aluminium à recycler provient principalement des cannettes de boissons collectées via les sacs PMC. Son recyclage nécessite 95 % d’énergie de moins que sa génération à partir de bauxite. En outre, une tonne d’aluminium recyclé permet d’économiser quatre tonnes de bauxite. Par ailleurs, en évitant l’étape de l’électrolyse, très énergivore, on évite les rejets polluants qui lui sont associés. Enfin, un nombre croissant d’usines brûlent ou recyclent le monoxyde de carbone et les hydrocarbures aromatiques polycycliques comme source de carbone, réduisant ainsi les émissions de gaz nocifs.

Optimisation du poids, recyclage des emballages

“Le développement de nouveaux types d’acier et d’aluminium a permis de réduire les épaisseurs des bobines d’acier et d’aluminium. De nouvelles techniques de formage des emballages sont également apparues. Elles ont été optimisées au fil du temps, permettant la production d’emballages métalliques de plus en plus légers”, explique Luc Braet, de Stalupack. “Dès lors, elles sont moins lourdes à transporter et plus faciles à écraser.” 

Tant l’acier que l’aluminium peuvent être recyclés sans perte de valeur ni altération de leurs propriétés physiques et chimiques. De plus, l’aluminium et l’acier sont recyclables à l’infini. 

Analyser le cycle de vie, piéger le carbone

Les producteurs d’emballages métalliques recourent de plus en plus à l’analyse du cycle de vie. Dès la conception de l’emballage, ils étudient sa recyclabilité (vous trouverez davantage d’informations à ce sujet dans la prochaine édition du Preventpack consacrée au ‘Design for Recycling’). “Nous recherchons constamment l’équilibre optimum entre poids et performance”, ajoute Luc Braet. “Ainsi, nous avons diminué l’épaisseur de la paroi et le diamètre du couvercle des cannettes. Les premiers modèles de 33 cl avaient un couvercle d’un diamètre 206 (66 mm) pour un diamètre 202 (52mm) de nos jours. Nous disposons aujourd’hui d’une faible marge de manœuvre pour réduire la masse de métal nécessaire à la fabrication d’une cannette sans nuire à sa résistance.”

Par ailleurs, la production d’une tonne d’acier ou d’aluminium primaire entraîne actuellement le rejet de plusieurs tonnes de dioxyde de carbone, que le recyclage permet de diminuer fortement. Les programmes de recherche se focalisent donc principalement sur les axes suivants:

  • Piéger ou recycler le carbone pour éviter les émissions de gaz à effet de serre
  • Augmenter la part de l’électricité comme source d’énergie

Stalupack

Stalupack est une organisation indépendante qui sert de centre d’expertise à Fost Plus pour la collecte et le recyclage des emballages en acier et en aluminium.

Pour en savoir plus

www.eurofer.org - www.steelbel.be - www.apeal.org - www.eaa.net

 

Cartons à boissons : différentes couches, chacune sa fonction

Les cartons à boissons sont composés de carton laminé avec du polyéthylène et, éventuellement, de l’aluminium. À l’origine, ils n’étaient utilisés que pour contenir du lait. Aujourd’hui, leur usage s’est répandu à toutes les boissons non gazeuses, ainsi qu’aux légumes, soupes et autres produits alimentaires préparés. Ce succès s’explique notamment par l’ingéniosité des systèmes de remplissage et d’emballage aseptiques de ces cartons. Des systèmes qui jouent également un rôle important en matière de prévention des emballages.


Du carton laminé au produit emballé

Rouleaux et découpes – Le matériau de base des cartons à boissons est le carton de qualité supérieure à fibres longues. Celui-ci est d’abord imprimé d’un côté, puis laminé. Afin de le protéger de l’humidité, on recouvre l’extérieur d’une couche de polyéthylène. Pour les produits à longue conservation, on dépose une couche d’aluminium sur la face intérieure. Ceci assure une protection durable contre l’air, la lumière et les odeurs. Elle est ensuite recouverte d’une couche supplémentaire de polyéthylène qui protège l’aliment de l’humidité. Le matériau fini est livré sous la forme de découpes - également appelées « blanks » (emballages individuels de forme aplatie) - ou en rouleaux.

Ils ne prendront leur forme définitive que lors du remplissage et du conditionnement.

Les découpes sont empilées dans la machine à emballer, où elles sont ouvertes une à une. Le fond est fermé par chauffage du polyéthylène, puis les emballages sont remplis un à un et fermés par le haut.

Les cartons à boissons en rouleaux sont formés, remplis puis fermés en un mouvement continu dans la remplisseuse. Le matériau est déroulé puis tiré verticalement par un anneau. Cela crée une sorte d’entonnoir dans lequel le liquide est déversé de façon continue. L’emballage est ensuite fermé sous le niveau du liquide en le chauffant et en exerçant une pression. Il est alors rempli à ras bord, ce qui évite toute poche d’air.

Histoire d'un emballage de lait

L’idée d’emballer une boisson dans du carton remonte au début du vingtième siècle.

Pure-Pak - En 1915, l’entrepreneur américain John Van Wormer fait breveter Pure-Pak, le premier concept d’emballage de lait en carton. Mais ce n’est qu’en 1929 que la société American Paper Company développe des machines permettant au lait d’être emballé et scellé à la laiterie. Il s’agit d’une percée technologique majeure. Dès 1950, quelque 20 millions de cartons à boissons sont produits chaque jour

Tetra Pak – Dès 1943, l’entrepreneur suédois Ruben Rausing travaille sur un concept de carton perfectionné. Il découvre de nouvelles techniques de laminage, ainsi qu’une méthode de remplissage et d’emballage en continu. Ses recherches aboutissent au fameux emballage tétraèdre, qui donnera son nom à la société Tetra Pak. Ces cartons à boissons ne contiennent aucune poche d’air, ce qui permet de mieux conserver le lait ou la crème.

Remplissage aseptique - En 1961, Tetra Pak lance une nouvelle machine permettant d’emballer le lait de façon aseptique. Grâce à cette technique d’emballage stérilisé, le lait UHT ou les jus pasteurisés peuvent être conservés plusieurs mois, même en dehors du réfrigérateur.

Diversification - Depuis les années 80, l’usage des cartons à boissons ne se limite plus aux boissons. Outre le lait, l’eau, le vin et le jus de fruits, ils contiennent aujourd’hui des denrées telles que de la pulpe de tomate, de la soupe ou des aliments préparés. Leur forme s’est également diversifiée, de même que leur système d’ouverture. Ainsi, il existe notamment des modèles avec bouchons à vis. Les cartons à boissons conviennent aussi bien pour des volumes de 15 millilitres que de 2 litres.

Les avantages des cartons à boisson

Les cartons à boissons présentent de nombreux avantages, tant pour les producteurs que pour les consommateurs: 

  • Leur remplissage exige peu d’espace car l’emballage ne reçoit sa forme définitive que juste avant ou même pendant le remplissage. Pas besoin, par exemple, d’installation de rinçage ni d’installation pour l’étiquetage.
  • La plupart des cartons à boissons sont rectangulaires. Ils sont donc faciles à empiler dans l’entrepôt, pendant le transport, en magasin et chez les consommateurs.
  • Grâce à la technique d’emballage aseptique, les produits maintiennent leur qualité, leur goût et leur valeur nutritive pendant des mois, sans conservateurs ni réfrigération. Cela réduit considérablement les frais logistiques et l’impact sur l’environnement.
  • Ils sont légers, solides et incassables.

Optimisation continue pour réduire la charge environnementale

Dès le début, les considérations environnementales ont influencé le développement des cartons à boissons. L’histoire de John Van Wormer illustre bien ce propos. Ce dernier chercha un emballage incassable pour le lait afin d’éviter tout gaspillage. Ses recherches débouchèrent sur un emballage à base de carton. Ce matériau, combiné à d’autres matières, engendre un emballage extrêmement léger, qui utilise de façon optimale les avantages de chaque composant. Les cartons à boissons pré- sentent en outre l’avantage d’être facilement recyclés, notamment en d’autres produits papetiers. Grâce à la séparation des flux de déchets, 77 % des cartons à boissons sont aujourd’hui recyclés en Belgique.

Entre-temps, l’industrie a déployé de nombreux efforts pour rendre la production et l’utilisation des cartons à boissons plus respectueuses de l’environnement. “Le recours à un nouveau type de polyéthylène a permis de diminuer de 30 % l’épaisseur de la couche intermédiaire”, affirme Magda Buelens de Recarton. “Le secteur économise ainsi quelque 50.000 tonnes de polyéthylène par an. Le poids du carton a également diminué suite à l’utilisation d’une couche intermédiaire possédant une moindre densité de fibres de bois. Et ce, sans conséquences négatives pour la robustesse de l’emballage.” Par ailleurs, l’emploi des encres à base d’eau a réduit l’impact environnemental de l’impression.

Un autre gain environnemental important résulte de l’amélioration continue des processus d’emballage mêmes. “Les fabricants de cartons à boissons fournissent également des machines d’emballage et de remplissage. Cela leur permet d’optimiser toute la chaîne de production. La consommation énergé- tique des machines a ainsi diminué de 60 % en quarante ans”, poursuit Magda Buelens. “L’automatisation permet en outre de mieux ajuster l’entretien et le nettoyage en fonction de la boisson ou de l’aliment à emballer. Les pertes de produit sont ainsi moindres, et la consommation d’eau et d’énergie est réduite.”

Des restrictions techniques et pratiques demeurent

Il existe cependant encore des limites à la prévention des emballages. Ainsi, un carton à boisson est actuellement composé de fibres de bois neuves. “Le carton assure la robustesse de l’ensemble et doit être pliable en combinaison avec l’aluminium et le polyéthylène. C’est pourquoi il faut de longues fibres, dont la qualité est constante et connue. Seules les fibres de bois neuves offrent une telle performance”, explique Magda Buelens.

La prévention est également confrontée à des limites pratiques. Ainsi, la plupart des cartons à boissons sont aujourd’hui réalisés avec un bouchon à vis en plastique ou une fermeture à rabat. Selon Magda Buelens, “le marché pousse le secteur dans ce sens. Sans ces aides pratiques, le consommateur serait moins attiré par les cartons à boissons. Ce qui serait dommage, car de nombreuses analyses du cycle de vie – notamment celle effectuée par l’Institut für Energie und Umweltforschung de Heidelberg – indiquent que les cartons à boissons ont un impact très faible en matière d’émissions de CO2 .”

Que réserve l'avenir?

Les lignes de production des cartons à boissons continuent d’être optimisées. Depuis 2000, une nouvelle génération de machines est apparue sur le marché. Ces dispositifs à grande vitesse, également appelés “economy machines”, réduisent la consommation d’énergie d’au moins 20 %. Le secteur s’intéresse également à la gestion de la matière première de base qu’est le bois. “Un peu plus de la moitié des fibres utilisées dans les cartons à boissons provient actuellement de forêts certifiées pour leur gestion durable”, indique Magda Buelens. “Quant au reste des fibres, nous connaissons leur provenance et leur qualité, mais elles ne sont pas certifiées. Nous voulons lever cette dernière incertitude et envisageons l’incorporation graduelle de fibres certifiées à 100 %. ”

Les autres couches de l’emballage font également l’objet de recherches. “D’ici 2011, le secteur ambitionne de produire les premiers cartons à boissons à base de polyéthylène biosourcé. Et pour limiter davantage encore l’impact environnemental, nous recherchons activement un nouveau matériau barrière pour remplacer l’aluminium”, conclut Magda Buelens.

Recarton et ACE

  • Recarton est une organisation indépendante qui sert de centre d’expertise à Fost Plus pour la collecte et le recyclage des cartons à boissons.
  • Ace Belgium est la division belge de l’Alliance for Beverage Cartons and the Environment, un accord de coopération européen regroupant des producteurs de papier et des fabricants de cartons à boissons. www.ace.be - www.fostplus.be