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BIOTEMA : l’Université de Pise et NPB collaborent à nouveau à la recherche de matériaux biocomposites pour la production de pots compostables.

2 novembre 2022 | perspectives

Dans le domaine des projets de Recherche & Développement, Nuova Pasquini e Bini S.p.A, après la réalisation des pots GEA avec des matériaux dérivés de ressources renouvelables et compostables, compte une autre collaboration pour l’étude de nouveaux bio-composites pouvant être utilisés pour le moulage de pots horticoles.

Le 10 février 2022, le projet BIO-TEMA, cofinancé par la Fondazione Cassa di Risparmio di Lucca et commencé exactement deux ans auparavant, s’est terminé avec des résultats intéressants. Le projet a vu la participation de LUCART S.p.A. – une entreprise papetière de Lucques – en tant que fournisseur de boues de papier, et de NUOVA PASQUINI E BINI, qui a imprimé les pots compostables contenant jusqu’à 30 % en poids de boues, dont la composition a été mise au point par le groupe du professeur Maurizia Seggiani du département d’ingénierie civile et industrielle (DICI) de l’université de Pise.


Ces boues, classées comme déchets non dangereux, peuvent être utilisées avec succès, à la place des charges inorganiques traditionnelles (CaCO3), dans la production de biocomposites thermoplastiques en raison de leur composition chimique particulière et de leur morphologie fibreuse. La valorisation de ces boues conduirait les papeteries à augmenter la production de papier recyclé en bouclant le cycle de production avec un impact environnemental moindre.

Après séchage et pulvérisation, les boues fournies par LUCART SPA ont été utilisées jusqu’à 30% en poids dans des composites à base de PLA et de PHB-HV. Aucun problème n’a été rencontré dans la phase d’extrusion à l’échelle semi-industrielle, et les tests de traction et d’impact montrent une performance mécanique adéquate pour l’utilisation finale.

Sur la base des résultats obtenus, on a sélectionné les deux composites présentant la plus grande teneur en boue et une bonne aptitude au traitement, qui ont été produits sous forme de granulés par extrusion et utilisés dans la phase ultérieure de moulage industriel réalisée chez NUOVA PASQUINI E BINI S.p.A. à Altopascio, partenaire du projet.

En particulier, des pots de modèle « ARA » d’un diamètre de 18 cm utilisés pour la floriculture ont été produits. La moulure n’a pas posé de problème. Les pots étaient flexibles et ont passé avec succès le crash test effectué sur place.

Les tests concluants, concernant l’essai de désintégration dans le compost selon la norme ISO16929:2013, réalisés sur des portions de pots moulés produits à l’aide des composites à base de PLA et de boues de papier à 30% à base de PHB-HV, ont montré que les composites à base de PLA ont passé le test contrairement aux composites à base de PHB-HV, en raison d’un taux de biodégradation plus faible conduisant à un temps plus long que les 3 mois prévus par la norme européenne pour l’essai de désintégration. Par conséquent, les pots à base de PLA s’avèrent compostables selon la norme européenne (EN 13432), et les pots à base de PHB-HV s’avèrent également biodégradables dans le sol, de sorte qu’ils peuvent également être enterrés avec la plante.

Enfin, afin de valider les matériaux – en vue d’une éventuelle application pour la production de pots de culture – des tests de phytotoxicité ont également été réalisés sur les boues et les biocomposites produits avec une teneur en boues plus élevée. Ce test, basé sur l’indice de germination (IG) de graines de Lepidium sativum L., a montré que la boue elle-même et les composites produits ne sont pas potentiellement phytotoxiques ; en effet, avec des élutions à 100% de la boue telle quelle, des indices de germination bien supérieurs à ceux trouvés avec de l’eau déionisée et même des phénomènes de radicalisation ont été détectés. Ceci est probablement lié à la présence de macro- et micro-éléments utiles aux plantes tels que le Calcium, le Fer, le Potassium, le Cuivre, le Zinc, etc.

Le contexte d’application exploré est donc d’un grand intérêt pour la stratégie d’entreprise des sociétés concernées, car elles opèrent dans le secteur du papier (LUCART S.p.A.) et dans le moulage de pots (NUOVA PASQUINI & BINI S.p.A.) pour la floriculture. L’utilisation des boues comme charge pour les thermoplastiques peut, bien entendu, être étendue aux plastiques non compostables tels que le PE ou le PP, qui sont largement utilisés dans la production de pots pour les pépinières et la floriculture pour remplacer les charges inorganiques traditionnelles telles que le carbonate de calcium.

Les résultats intéressants obtenus avec les composites élaborés jusqu’à 30% en poids de boues de papeterie en termes de processabilité avec des matrices compostables à base de PLA et de PHB-HV, de moulabilité (vérifiée chez NUOVA PASQUINI & BINI SpA), de propriétés mécaniques (résistance à la traction et à l’impact) et d’absence de phytotoxicité, ont fait l’objet d’un article scientifique publié dans une revue internationale (en accès libre), de grande popularité dans le domaine des matériaux plastiques, partagé avec les deux autres partenaires du projet (LUCART S. p.A. et NUOVA PASQUINI & BINI S.p.A.) et avec la Fondazione Cassa di Risparmio di Lucca, mentionnée comme financeur du projet :

Gigante V., Cinelli P., Sandroni M., D’Ambrosio R., Lazzeri A., Seggiani M. (2021) “On the Use of Paper Sludge as Filler in Biocomposites for Injection Moulding” Materials 14(10), 2688. doi:10.3390/ma14102688

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