Les emballages composites aluminium-plastique (ACP) sont très couramment utilisés pour le conditionnement alimentaire, mais ils posent un défi pour le recyclage des plastiques. Des chercheurs ont réussi à développer un procédé de surcyclage qui donne une nouvelle utilité innovante à ces films.
Un revêtement facile à appliquer transforme les emballages ACP usagés en films de refroidissement haute performance et polyvalents qui contrecarrent un autre problème mondial : la forte demande énergétique des systèmes de refroidissement.
Des emballages difficiles à recycler
Les films laminés aluminium-plastique (ACP) sont depuis longtemps largement utilisés pour prolonger la durée de conservation des chips, du café en poudre et en grains, du lait, des jus de fruits et d’autres aliments. Pendant la pandémie de Covid-19, ils ont été utilisés pour emballer les masques FFP2 et les tests rapides.
Ces films sont constitués de plusieurs couches de polymère et d’une couche d’aluminium, qui protègent les produits des facteurs nocifs – en particulier de la lumière du soleil et de la chaleur, mais aussi de l’humidité et de l’oxygène. Toutefois, le recyclage de ces films composites est difficile en raison de cette combinaison de matériaux différents.
Un revêtement pour le refroidissement passif
Le procédé de surcyclage des emballages de chips désormais développé à Bayreuth montre une façon d’améliorer le recyclage des déchets ACP et, dans le même temps, de réduire la consommation d’énergie mondiale. Les systèmes de refroidissement représentent déjà environ 15% de la consommation d’énergie dans le monde, et au vu du changement climatique et de la survenue de vagues de chaleur, cette part menace de continuer à augmenter.
La couche d’aluminium des emballages ACP fournit une surface réfléchissante semblable à celle des couvertures de survie. Si on applique maintenant une couche polymère transparente qui augmente le rayonnement de l’énergie thermique, un puissant système de refroidissement est atteint. Un simple film laminé, comme on en trouve couramment dans les magasins de fournitures de bureau, est déjà suffisant comme matériau pour le revêtement.
Le revêtement crée des feuilles de refroidissement qui peuvent être appliquées sur toute surface à l’air libre – comme les parasols, les stores et les auvents – et empêchent ainsi l’échauffement par les rayons du soleil éblouissants. Dans le même temps, la chaleur ambiante est détournée vers l’espace frais sans qu’il soit nécessaire d’avoir recours à un apport d’énergie externe. Ces effets sont appelés « refroidissement passif diurne ».
Des exigences optiques spécifiques
Le refroidissement passif diurne est rendu possible par le fait que les matériaux utilisés répondent à des exigences optiques particulières. Ils doivent diffuser ou réfléchir le plus possible la lumière du soleil, qui a une longueur d’onde comprise entre 0,3 et 2,5 micromètres. D’autre part, dans la gamme de longueurs d’onde entre 8 et 13 micromètres, la soi-disant fenêtre du ciel, ils doivent émettre le plus d’énergie thermique possible dans l’espace sous forme de rayonnement infrarouge. Les feuilles composites aluminium-plastique répondent très bien à ces exigences.
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En prenant l’exemple d’emballages de chips enduits commerciaux, les chercheurs de Bayreuth ont démontré : Environ 87 % de la lumière du soleil est réfléchie par la couche d’aluminium. Le revêtement polymère supplémentaire des nouveaux films de refroidissement durables améliore le rayonnement dans la plage de longueurs d’onde de la fenêtre du ciel et émet ainsi directement de la chaleur dans l’espace.
En synthèse
Le professeur Markus Retsch et son collègue Qimeng Song ont testé différentes façons de transformer les emballages de chips et autres ACP en matériaux de refroidissement efficaces. Des procédés industriels utilisant le polydiméthylsiloxane (PDMS) comme revêtement sont possibles. Mais comme le montre l’étude publiée dans « ACS Sustainable Chemistry & Engineering« , il est également envisageable que le processus de revêtement puisse être entrepris par n’importe qui à l’avenir. De simples équipements de laminage disponibles dans le commerce sont tout ce dont on a besoin pour transformer les vieux emballages ACP en matériaux de refroidissement pouvant être utilisés comme pare-soleil sur les patios, balcons, murs extérieurs ou toits.
Pour une meilleure compréhension
En quoi consistent les films composites aluminium-plastique ?
Les films laminés aluminium-plastique (ACP) sont constitués de plusieurs couches de polymère et d’une couche d’aluminium. Ils protègent les aliments de la lumière du soleil, de la chaleur, de l’humidité et de l’oxygène. On les trouve dans les emballages de nombreux aliments comme les chips, le café, le lait, les jus de fruits.
Pourquoi est-il difficile de recycler ces emballages ?
Le recyclage des films ACP est complexe à cause de la combinaison de différents matériaux : les polymères plastiques et l’aluminium. Les procédés de recyclage classiques ne permettent pas de séparer facilement ces composants.
En quoi consiste le procédé de surcyclage développé à Bayreuth ?
Le procédé consiste à appliquer un revêtement polymère transparent sur la surface aluminium des emballages ACP usagés. Cela les transforme en films de refroidissement passif très efficaces. L’aluminium réfléchit la lumière du soleil et le revêtement émet la chaleur dans l’espace.
Quels sont les avantages de cette solution ?
Ce procédé permet de donner une seconde vie utile aux emballages ACP tout en contribuant à réduire les besoins énergétiques pour la climatisation. Les films obtenus peuvent être utilisés comme protections solaires sur les bâtiments.
La réduction de la consommation d’énergie causée par les systèmes de refroidissement et la réduction des déchets plastiques dans l’environnement sont des conditions essentielles pour une économie durable. Dans le cadre d’un projet de recherche sur les nouveaux films fonctionnels, le physico-chimiste Markus Retsch, basé à Bayreuth, vise à s’attaquer simultanément à ces deux problèmes : À l’avenir, les déchets plastiques seront transformés en films de grande surface qui pourront se refroidir sans qu’il soit nécessaire d’apporter de l’énergie de l’extérieur. Le projet est financé par le programme Proof of Concept Grants du Conseil européen de la recherche (CER) à hauteur d’environ 150 000 euros. https://dx.doi.org/doi:10.1002/admt.202300444
