Emballage alimentaire : le délicat exercice de l’écoconception

En plein plastic bashing, les professionnels de l’emballage alimentaire se sont lancés dans la course à l’innovation. Objectif : mettre rapidement sur le marché des solutions écoconçues à partir de matériaux biosourcés, biodégradables, recyclables et recyclés. Il s’agit de tenir les derniers engagements législatifs, notamment ceux de la loi relative à la lutte contre le gaspillage et à l’économie circulaire. Cette vague d’innovations ne doit pourtant pas occulter un enjeu clé, la sécurité sanitaire.

Avec une croissance annuelle de près de 3 %, le marché mondial de l’emballage devrait atteindre un chiffre d’affaires de 1000 milliards de dollars en 2023, dont un tiers rien que pour l’emballage alimentaire (356,7 Md$) [1]. Un phénomène qui s’explique par une démographie et une urbanisation galopantes, et par la mutation des marchés traditionnels vers le commerce de produits préemballés. Pour autant, si l’alimentaire est le premier marché utilisateur d’emballages dans le monde – pour des raisons évidentes d’hygiène et de sécurité –, ses acteurs réfléchissent à faire mieux avec moins.

Pression sociétale et réglementaire

De fait, face à l’urgence environnementale et en plein plastic bashing, les attentes des consommateurs ont évolué : 45 % des Français veillent par exemple à acheter des produits avec moins d’emballage, et 80 % sont favorables à l’utilisation d’emballages rechargeables (2). Et pour cause… A raison de 10 à 15 millions de tonnes [2] de plastiques rejetées en mer chaque année, le 7e continent ne cesse de s’étendre. Selon la fondation Ellen MacArthur, d’ici à 2050, les océans compteront plus de plastique que de poissons.

A cette pression sociétale, s’ajoute celle des Etats, qui renforcent progressivement leurs réglementations. Il s’agit d’accélérer le mouvement, et d’obtenir des progrès significatifs. En 2018, au sein de l’Union européenne, le taux de recyclage des déchets plastique était de 32,5 %, et celui des emballages plastique de 42 % - la France affichant respectivement 24,2 %, et 26,4 % (3). Si ces chiffres sont en progression, force est de constater qu’il reste du chemin à faire.

Pourtant, la première directive européenne sur le sujet date de 1994 : elle souhaitait réduire les impacts des déchets d’emballage, via le recyclage, l’incinération et le compostage. Depuis, les textes sont allés plus loin, et se sont étendus aux questions de circularité et de lutte contre le gaspillage alimentaire. La directive Economie circulaire, en 2018, a fixé comme objectifs de recycler 50 % des déchets d’emballages plastique en 2025. La directive Plastique à usage unique -  directive (UE) 2019/904, en 2019, a interdit certains plastiques à usage unique (assiettes, couverts, pailles…) pour 2021 au plus tard, et fixé un objectif de 25 % de contenu recyclé dans les bouteilles plastique d’ici à 2025. Quant à la loi relative à la lutte contre le gaspillage et à l’économie circulaire, promulguée en France en 2020 et prolongeant la Feuille de route pour l’économie circulaire (FREC), elle acte de nouveaux modèles de production et de consommation. Outre des objectifs tels que 100 % de plastique recyclé d’ici à 2025, zéro emballage plastique à usage unique en 2040, elle souhaite mieux informer les consommateurs sur la durabilité des aliments (10 % du gaspillage alimentaire en Europe serait dû à une mauvaise compréhension des dates de durabilité minimale) (4).

Innovation tous azimuts

Pour les fabricants d’emballages alimentaires, la période est ainsi particulièrement propice à l’innovation.

Devant la complexité du recyclage des plastiques pour en faire des emballages alimentaires, Nestlé s’est engagé à investir 1,8 milliard d’euros pour développer ce marché, et à créer un fonds de capital-risque pour les start-ups de ce domaine. Une démarche saluée par la fondation Ellen MacArthur, mais jugée insuffisante par quelques ONG qui préféreraient voir émerger un nouveau modèle, sans plastique.

Pour réduire la part de plastique, les professionnels d’emballage font un retour au papier ou au bois. D’autres développent de nouveaux matériaux biosourcés et/ou biodégradables à base de restes de fruits et légumes, d’algues, de cellulose, de protéines de lait de vache, d’amidon... D’autres encore conçoivent des emballages comestibles, comme certains fast food pour leurs sandwichs.

Pour lutter contre le gaspillage alimentaire, les emballages actifs et intelligents sont en plein essor : + 8 % de croissance annuelle mondiale (1). Les premiers modifient l’atmosphère interne afin de retarder l’oxydation et le développement microbien, et ainsi allonger la durée de vie des aliments. Les seconds détectent la présence de bactéries pathogènes et informent sur l’état de conservation.

Enfin, la consigne est de retour, notamment à travers Loop : lancé par TerraCycle au niveau mondial, ce site d’e-commerce propose la livraison de produits emballés dans des contenants récupérables et réutilisables.

Ecoconception : une approche globale et complexe

Cet élan de créativité ne doit pas faire oublier les risques et difficultés éventuels. Pour être valable, Loop doit veiller à son bilan carbone. La production d’emballages biosourcés est tenable si elle n’exploite pas de ressources alimentaires et si la gestion des déchets est sans impact. Leur biodégradabilité, de son côté, doit être garantie en conditions naturelles, et pas seulement industrielles... Le système « aliment emballé » doit ainsi être évalué dans son ensemble, pour son faible impact environnemental ainsi que pour sa capacité à réduire le gaspillage. Quant à sa sécurité sanitaire, elle est bien sûr primordiale.

Dès lors, comment concilier biodégradabilité de l’emballage et durabilité de l’aliment ? Quelles sont les propriétés barrières des nouveaux matériaux contre l’eau, l’oxygène, et tous les autres gaz et produits volatils ? Quel risque présentent-ils au contact alimentaire ? Car au contact de l’aliment, on observe la migration de certaines substances issues de l’emballage. Il faut alors être capable d’évaluer le risque sur la base de trois paramètres : la migration de la substance, la toxicité de la substance, l’exposition des consommateurs.

Plastiques biosourcés, biodégradables : aptes au contact alimentaire ?

Pour répondre à ces questions, le LNE copilote le RMT ACTIA ProPackFood avec le Centre technique de la conservation des produits agricoles (CTCPA). Ce réseau mixte technologique réunit une vingtaine de partenaires académiques et industriels autour des thématiques « emballage, procédé et aliment ». Le LNE y participe à divers projets de recherche pluridisciplinaire, notamment pour soutenir l’écoconception des emballages biosourcés, biodégradables, recyclables et recyclés. Sa mission principale : développer des méthodes et des outils d’évaluation de la migration des additifs, nanocomposites, NIAS (non-intentionally added substances), etc. L’enjeu est de doter l’industrie d’outils rapides et robustes d’évaluation des risques sanitaires, selon les exigences réglementaires en vigueur, tout au long du cycle de vie des matériaux.

Dès 2011, dans le cadre du projet CREABioM (Ademe), le Laboratoire a par exemple accompagné la conception d’un film biodégradable multicouches, à partir du PLA (polylactide), pour l’emballage de fromages. Coordonné par Brodart Packaging, CREABioM visait à améliorer la ductilité de ce matériau par ajout de coproduits du raffinage des huiles végétales. Le PLA est le bioplastique historique ; issu de la fermentation de l’amidon, il est conforme à la législation sur le contact alimentaire. Néanmoins, le LNE a mené des travaux afin d’évaluer l’aptitude au contact alimentaire du film, pour les produits alimentaires gras et pour les produits laitiers conservés à froid. Il a aussi démontré sa biodégradabilité suivant la norme EN 14855-1 en prenant en compte les critères d’acceptabilité de la norme EN 13432. Enfin, il a encadré une thèse sur la déformulation, l’évaluation de la sécurité sanitaire et de la biodégradabilité des emballages biosourcés biodégradables. De quoi valider une méthode de déformulation  de matériaux polymères plastiques  (par résonance magnétique nucléaire, associée à une base de données spectrales).

Le LNE a par ailleurs participé à la coordination avec CTCPA et ACTIA, entre 2012 et 2014,  du projet européen Succipack, soutenant le développement d’emballages à base de PBS (polybutylène succinate), un polymère biosourcé et biodégradable. Les recherches ont porté sur l’ensemble du cycle de vie, depuis la production du polymère jusqu’à sa fin de vie, et sur plusieurs formulations selon les fonctionnalités attendues. Les essais du LNE et du CTCPA ont montré que le PBS respectait la qualité sanitaire ainsi que la qualité globale du produit. Des résultats confirmés par d’autres partenaires européens, qui ont pu évaluer les paramètres de qualité et d’hygiène de différents produits emballés : viande fraîche, laitue, cacahuètes, fromage, plats végétariens.

Booster la création de valeur

Pour accélérer encore l’innovation et contribuer à une approche toujours plus globale, le LNE participe depuis 2017 au projet européen H2020 MyPack. Sept solutions de packaging y sont testées sous l’angle de la plus-value environnementale, de la qualité, de l’acceptabilité sociale, de la viabilité économique et réglementaire :

  • Matériaux d’emballage et emballages biosourcés et biodégradables ;
  • Technologie de multiplication de couches générant des microcouches à hautes propriétés barrières aux gaz ;
  • Formulations optimisées de PLA pour emballages rigides et films souples ;
  • Patch conférant des propriétés de respirabilité à un emballage présentant un film souple, et améliorant la durée de vie des fruits et légumes ;
  • Technologie de dépôt de couche barrière minérale (Oxyde de Silicium) inerte chimiquement ;
  • Technologie d’emballage antimicrobien ;
  • Polyéthylène furanoate (PEF), matériau biosourcé barrière, substituant potentiel du PET (utilisé pour les bouteilles d’eau et les films haute barrière).

Parmi ces solutions, au moins cinq seront développées et exploitées dès 2021. Pour chacune d’elles, MyPack proposera des lignes directrices afin de sélectionner le marché le plus approprié. Le LNE est impliqué dans la définition des spécifications de l’industrie sur les aspects technique, macroéconomique et réglementaire. Il intervient aussi sur la caractérisation des propriétés fonctionnelles des emballages et sur la modélisation de la migration de substances.

Par ses thématiques très larges, MyPack a marqué une nouvelle étape dans la recherche sur les emballages durables. Et le RMT ACTIA ProPackFood va suivre cette dynamique en renforçant son positionnement sur les questions de durabilité et de circularité. Sa nouvelle feuille de route (2020-2024) comportera notamment des travaux sur la séparabilité des emballages en vue du recyclage, sur les méthodes de caractérisation et outils prédictifs spécifiques aux biosourcés (traçabilité, impuretés, extractibles, néoformés), aux recyclés et consignés (contaminants et produits de dégradation), aux films éco-fonctionnalités (nanotechnologies, antimicrobiens, couches minérales), sur l’écotoxicité des biodégradables ou encore sur la relation « performance/durée de vie/gaspillage ».

Il ne s’agira plus seulement de limiter notre empreinte environnementale, mais de créer de la valeur, en répondant à l’objectif de 100 % d’emballages compostables, recyclables, réutilisables d’ici à 2025, et en fonctionnalisant les emballages pour limiter le gaspillage alimentaire.

Proposition de conclusions

Les innovations et le changement de pratiques sont donc potentiellement très contraints et doivent obéir à un cahier des charges complexes et aux règlementations visant à protéger les consommateurs contre des risques de contamination chimique. La logique de substitution d’une ressource "stable" issue de la chimie de synthèse par des matériaux recyclés et issus de ressources renouvelables soulève de nombreuses interrogations concernant des nouveaux migrants et matériaux peu connus. Ces questionnements sont partagés par d'autres domaines industriels proches de l'agroalimentaire (pharmacie, biotechnologie, cosmétique, domaine médical) ou plus éloignés (matériaux de construction ou automobiles utilisés dans des espaces fermés, matériaux textiles, etc.).

 

Deux sites de référence

Une plateforme de contenus pédagogiques : fitness.agroparistech.fr

Pour développer les bonnes pratiques industrielles, et former les étudiants en écoles de packaging ainsi que les autorités de contrôle, le programme collaboratif Erasmus + FITNess a permis de créer fitness.agroparistech.fr. Cette première plateforme européenne rassemble une profusion de contenus pédagogiques sur l’emballage alimentaire (sciences des aliments, sciences des matériaux, transferts de matière, réglementation et analyse des risques, modélisation…). Deux niveaux sont proposés : basique et avancé.

fitness.agroparistech.fr

Une site de veille réglementaire : contactalimentaire.fr

Pour accéder à une information à jour et fiable sur la réglementation applicable en matière d'aptitude au contact des aliments et d'hygiène, le LNE met à disposition des acteurs de l'emballage, de l'alimentaire et l'agro-alimentaire, un site dédié au contact alimentaire. Conçu comme un outil de veille il propose d'une part :

  1. Une présentation claire, précise, complète et à jour des exigences réglementaires applicables au niveau français et européen
  2. Les recommandations émises par les autorités
  3. Les normes, référentiels, guides de bonnes pratiques... complétant les réglementations et recommandations en matière de contact alimentaire

D'autre part :

  1. Une veille scientifique et réglementaire avec des actualités régulières d'information ou d'explications
  2. Des dossiers thématiques faisant l’état de l’art des grandes problématiques
  3. Des derniers résultats issus des projets de recherche et développement nationaux et internationaux  

Contactalimentaire.fr

 


Sources

(1) Smithers Pira (2) Nielsen (recherche conduite en France en octobre 2018) (3) PlasticsEurope, janvier 2020 (4) Too Good to Go, 2019

 [1] https://www.all4pack.fr/Media/All-4-Pack-Medias/Fichiers/FicheMarche_Emballage_Monde

 [2] https://www.francebleu.fr/infos/environnement/pollution-10-a-15-millions-de-tonnes-de-plastique-dans-les-oceans-1576055859

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