Le papier plastifié comme alternative au plastique pour l’industrie de l’emballage

Le papier traité par plasma émerge comme une solution écologique face au problème des emballages plastiques. Des chercheurs développent une technique novatrice pour améliorer la durabilité et l’imperméabilité du papier, élargissant ainsi son champ d’applications potentielles.

Le papier, matériau renouvelable et biodégradable, présente des avantages écologiques indéniables par rapport aux plastiques issus du pétrole. Cependant, sa sensibilité à l’humidité et aux bactéries limite son utilisation dans certains domaines. Pour exploiter pleinement le potentiel de ce matériau et remplacer les emballages plastiques, des chercheurs de l’Institut Fraunhofer IST mènent le projet BioPlas4Paper en collaboration avec l’Université technique de Darmstadt et l’Institut Thünen de recherche sur le bois.

L’amélioration de la durée de vie, de la résistance et de la qualité des produits en papier constitue l’objectif principal de leurs travaux. Pour y parvenir, les scientifiques se concentrent sur l’utilisation de substances végétales telles que l’huile d’origan, l’huile de chia et des matériaux extractibles de l’écorce. Ces composés naturels sont sélectionnés notamment pour leurs propriétés antibactériennes.

Martin Bellmann, chercheur à l’Institut Fraunhofer IST de Braunschweig, a déclaré : «La technologie plasma à pression atmosphérique est employée pour rendre le papier hydrophobe. Le gaz est excité par une haute tension sous pression ambiante pour générer un plasma, c’est-à-dire un mélange de particules composé d’ions, d’électrons libres et, dans la plupart des cas, d’atomes ou de molécules neutres.»

Les substances végétales sont converties en aérosol et introduites dans le plasma sous forme de précurseurs organiques vaporisés. Ce processus, appelé polymérisation par plasma, active les précurseurs et forme des réseaux polymères. Martin Bellmann a précisé : «Le plasma joue un rôle essentiel pour rendre les molécules végétales réactives et leur permettre de se réticuler en polymères.»

Une source plasma révolutionnaire

Un concept novateur de source plasma a été développé spécifiquement pour ce projet par l’équipe de recherche. Cette innovation permet de minimiser les effets de l’air ambiant, même à des vitesses de revêtement élevées, tout en maintenant des résultats cohérents et reproductibles.

«À des vitesses de traitement élevées, la rugosité de la surface du papier provoque des turbulences dans l’air ambiant, modifiant les propriétés du plasma. Notre concept permet d’éviter ces effets néfastes.» a ajouté le scientifique pour souligner l’importance de cette avancée. La source plasma est placée près de la surface du papier, déplaçant complètement l’air ambiant.

De nombreux tests ont été réalisés par les chercheurs avec différentes huiles et extraits végétaux. Ils ont ainsi démontré que les matériaux biosourcés peuvent être séparés ou déposés de manière reproductible et homogène en utilisant le plasma. Des revêtements hydrophobes excellents ont été obtenus avec de l’huile d’olive et de l’huile de chia.

Martin Bellmann a illustré les applications potentielles : «Les cartons de déménagement constituent un exemple concret. Avec nos revêtements hydrophobes, ils peuvent résister à des périodes prolongées de pluie sans se ramollir. Notre objectif vise à réduire la dépendance aux ressources fossiles et à soutenir la transition vers une économie économe en ressources.»

Cette technologie élargit le champ des utilisations possibles du papier, offrant potentiellement des alternatives à certains matériaux plastiques. Les recherches se poursuivent pour optimiser les revêtements et préparer le papier à des applications de plus en plus sophistiquées.

Légende illustration : La source de plasma est introduite à proximité de la surface du papier. L’image montre l’interaction directe du plasma avec le papier. ©Fraunhofer IST

Lire l’étude : Le papier plastifié comme alternative au plastique pour l’industrie de l’emballage [ PDF 0.27 MB ]