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L'industrie du caoutchouc se prépare aux matières biosourcées et recyclées

Des recherches sont menées pour incorporer des matières biosourcées et recyclées dans les élastomères. Les industriels s'inquiètent de leur approvisionnement en latex et produits pétrochimiques. D'autant que le gaz de schiste leur est défavorable.

Biodiversité  |    |  Philippe ColletActu-Environnement.com
L'industrie du caoutchouc se prépare aux matières biosourcées et recyclées

La production de caoutchouc est menacée par les difficultés rencontrées pour étendre les surfaces cultivées d'hévéa et la raréfaction à terme des ressources d'hydrocarbures. Pour l'instant, la chute du cours des matières premières est favorable aux producteurs d'élastomère, mais cette situation leur paraît temporaire. "Le prix des matières premières connaît aujourd'hui un gros chahut, mais il ne faut pas se laisser piéger", résume Bruno Muret, directeur économie du Syndicat national du caoutchouc et des polymères (SNPC).

Depuis 2013, le secteur a pris les devants en développant le programme de recherche Bioproof pour sécuriser son approvisionnement grâce à des matières de substitution biosourcées ou issues du recyclage. Jeudi 21 janvier, le Laboratoire de recherches et de contrôle du caoutchouc et des plastiques (LRCCP) a présenté les premiers résultats. Ce projet, d'une durée de 5 ans et labélisé par le comité stratégique de filière Chimie et matériaux, est doté de 4,6 millions d'euros, dont 40% d'aides publiques versées par BPI France dans le cadre des Investissements d'avenir.

Au total, douze familles de matières premières biosourcées et recyclées ont été identifies, pour un total de 66 matières premières différentes. Il est déjà possible d'obtenir un caoutchouc réalisé à partir de 77,5% de matières biosourcées (élastomère, plastifiant et agent vulcanisant) et recyclées (noir de carbone). Si les performances du produit sont bonnes, son coût n'est cependant pas compétitif.

La substitution du pétrole par le gaz pose problème

Aujourd'hui, l'industrie des élastomères fait face à deux enjeux économiques de taille qui menacent sa compétitivité. Tout d'abord, la culture des hévéas, dont la sève (le latex) est la base du caoutchouc naturel, pourrait être menacée à long terme. Certes, l'offre dépasse aujourd'hui la demande, mais cette dernière a progressé de 50% depuis 2000, notamment du fait du développement des marchés automobiles des pays émergents. Aujourd'hui, ce secteur consomme 70% de la production. Or l'offre n'est pas extensible. Il faut environ six ans avant qu'un hévéa soit productif et sa culture est en compétition avec d'autres monocultures comme le palmier à huile. Sans compter que des risques phytosanitaires et climatiques, voire politiques, ne peuvent être écartés.

L'autre menace est plus classique : la raréfaction à terme des ressources d'origine fossile. Cela impacterait fortement le secteur qui en dépend pour les caoutchoucs synthétiques (dont la demande est en hausse de 40% depuis 2000) et les additifs qui composent l'essentiel des formulations (notamment les charges et les plastifiants). La menace est d'autant plus forte que le développement des huiles et gaz de schiste met aussi en péril le secteur. En effet, l'apparition des hydrocarbures non conventionnels conduit la pétrochimie à délaisser le naphta, au profit des liquides de gaz naturel (éthane, propane et butane). Cette mutation réduit progressivement les capacités de production de monomère à 4 et 5 atomes de carbones indispensables à la production de caoutchouc de synthèse.

D'autres sources de latex

Pour limiter ces risques, les industriels envisagent tout d'abord de recourir à des substituts biosourcés. Deux plantes produisent du latex et offrent une alternative à l'hévéa : le guayule, cultivé principalement au Mexique, et le dandelion, ou pissenlit russe, qui pousse sous les climats tempérés d'Europe. Elles présentent toutefois un problème de taille, puisque, contrairement à l'hévéa, le latex ne peut être extrait par simple entaille de l'écorce. L'extraction en biorafinerie est complexe et offre des rendements faibles, de l'ordre de 20%. Aujourd'hui, le procédé n'est pas économiquement viable pour des productions industrielles. Une autre voie suivie est la production d'élastomère de substitution aux caoutchoucs de synthèse. Il s'agit, par exemple, d'utiliser la canne à sucre pour obtenir un substitut à l'éthylène qui entre dans la composition du polymère. Là encore, le prix reste élevé.

L'approche biosourcée concerne aussi les charges et les plastifiants qui entrent dans la composition du caoutchouc. La pyrolyse de la biomasse, notamment de déchets alimentaires ou de sous produits agricoles, est étudiée à l'échelle du laboratoire pour obtenir des substituts à certaines charges. Les cendres obtenues à partir de la combustion de l'amidon, la cellulose ou la lignine peuvent remplacer les noirs de carbones issus des hydrocarbures. Quant aux plastifiants traditionnels, ils pourraient être remplacés par des dérivés d'huiles végétales. Ce dernier point est d'autant plus intéressant que la réglementation européenne interdit l'usage de plastifiants aromatiques et de phtalates.

Recycler les déchets pneumatiques

Du côté du recyclage, le potentiel semble particulièrement important puisque 17 millions de tonnes de déchets pneumatiques sont mise au rebu chaque année au niveau mondial, dont 3,4 millions de tonnes en Europe. Aujourd'hui, ces déchets sont principalement incinérés comme substituts aux fossiles.

La première solution de recyclage des élastomères envisagée est la pyrolyse qui permet d'obtenir du noir de carbone de substitution. La technique permet de valoriser le caoutchouc sous forme d'huile (30 à 50%), de carbone noire (25 à 40%) et d'énergie (10 à 25%). L'autre solution est le broyage, le plus fin possible (jusqu'à 100 micromètres (μm)), pour réemployer le caoutchouc. La méthode cryogénique présente l'avantage de ne pas dégrader la matière mais est plus onéreuse que la méthode thermomécanique qui oxyde le caoutchouc. Par ailleurs, l'intégration dans les caoutchoucs neufs reste limitée à 10 ou 15% et à des formulations standard. Les autres usages, tels que les sols des terrains de jeux, sont déjà développés.

Enfin, une option envisagée est la régénération des élastomères, c'est à dire l'obtention d'une matière "crue" par fracturation du réseau qui lie entre elles les molécules carbonées. Idéalement, il faudrait casser les "ponts soufre", c'est-à-dire les liaisons entre deux atomes de soufre qui maintiennent les chaînes de polymère. Mais, dans la réalité, les cassures sont aléatoires et ne se limitent pas aux ponts soufre, ce qui altère les molécules que l'on souhaite préserver.

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