Matériaux d'origine biologique pour adhésifs et mastics : la révolution du développement durable est là

Favoriser la bioéconomie nécessite de nouvelles technologies qui repoussent les limites de la performance biosourcée.

D’ici 2050, les Nations Unies s’attendent à ce que la population mondiale atteigne environ 9,5 milliards de personnes. On espère que des millions de personnes sortiront de la pauvreté, ce qui augmentera le niveau de vie et stimulera la demande de produits chimiques. Cependant, cette croissance oblige également les gouvernements et les entreprises à répondre aux besoins de la population en matière de nourriture, de logement, d'infrastructures et de mobilité dans un monde aux ressources limitées. Cela signifie que les fabricants de produits chimiques doivent proposer des produits plus sûrs et plus durables avec moins d’impact environnemental tout en offrant des performances équivalentes ou supérieures à celles des produits à base de combustibles fossiles.

La demande accrue de durabilité crée des opportunités pour l’industrie des adhésifs de proposer des produits du futur. Cela inclut des matériaux renouvelables et issus de sources responsables qui favorisent davantage la bioéconomie et répondent aux défis mondiaux tels que le changement climatique. Les produits chimiques à base de pin, par exemple, sont durables d'un point de vue matériel, tout en étant issus d'un approvisionnement et d'un traitement responsables tout au long de la chaîne de valeur.

Les entreprises chimiques proposent des agents collants provenant de pins, qui sont souvent cultivés dans des forêts gérées de manière responsable et récoltés pour l'industrie du bois et du papier. Grâce à une chaîne de contrôle, l'industrie papetière contrôle l'origine des pins. Lors de la conversion des pins en papier ou en carton, la sève (appelée tallöl brut, ou CTO) doit être retirée pour permettre la conversion en pâte à papier.

De l'usine de pâte à papier, le CTO est transporté vers une bioraffinerie, où il démarre le processus de transformation en différents produits biosourcés. Au lieu de gaspiller ce flux secondaire, les fournisseurs convertissent le CTO en matériaux à valeur ajoutée pouvant être utilisés dans de nombreuses applications.

Contrairement à d’autres produits renouvelables comme le soja ou le palmier, les forêts de pins ne concurrencent pas les terres nécessaires à la production alimentaire et n’ont pas non plus besoin de nouvelles terres agricoles. Cela conduit à une empreinte carbone nettement inférieure pour de nombreux produits biosourcés qui en résultent.

Une fois entré dans la bioraffinerie, le CTO est raffiné et valorisé en différentes fractions, telles que l'acide gras de tallol, la colophane de tallol, le tallol distillé et le brai. À partir de là, ces fractions peuvent être transformées en une large gamme de produits chimiques d’origine biologique qui constituent les éléments constitutifs de diverses applications, tels que les esters de colophane pour les adhésifs thermofusibles ou les adhésifs sensibles à la pression.

Relever les normes de performance pour les matériaux d'origine biologique

Depuis des années, l’industrie chimique propose à l’industrie des adhésifs des agents collants fabriqués à partir de combustibles fossiles et de sources biologiques, tels que les esters de colophane. Les esters de colophane gagnent en popularité car leur polarité et leur compatibilité avec les polymères permettent une excellente adhérence spécifique sur une large gamme de substrats.

En principe, les esters de colophane sont plus complexes que leurs homologues hydrocarbonés car ils ont un degré de fonctionnalité plus élevé. Cela peut rendre les étapes de purification plus complexes, avec différents traitements intégrés nécessaires pour optimiser le rendement, la qualité et la cohérence du produit.

Étant donné que les esters de colophane sont un produit d’origine naturelle, la stabilisation du matériau présente certains défis. La demande du marché pour des matériaux plus légers et plus stables augmente en raison de la perception générale selon laquelle une couleur plus claire reflète une meilleure qualité du produit. Traditionnellement, ces caractéristiques sont plus facilement obtenues avec des produits à base d'hydrocarbures.

Bien que diverses technologies permettent la production d’esters de colophane avec une stabilité oxydative élevée, il existe encore des lacunes concernant la couleur de la résine. Quelques itérations ont été réalisées au fil des années, mais la chimie de base n’a pas changé de manière significative. Parallèlement, il existe un besoin en matière de chimie des esters de colophane pour permettre la production rentable de produits présentant une couleur et une stabilité à l'oxydation améliorées. L'une des découvertes les plus récentes est la technologie des esters de colophane*, rendue possible par une nouvelle classe de catalyseurs, permettant la production d'esters de colophane presque blancs comme l'eau.

Cette technologie permet la production d'ester de colophane avec une réduction de couleur nette jusqu'à 1,8 G combinée à une stabilité oxydative. Ces deux avantages constituent des paramètres critiques requis dans diverses industries, telles que celles des adhésifs et du marquage routier. La capacité à répondre à ces exigences de performance entraînera une demande accrue de solutions durables.

Les premières évaluations du cycle de vie indiquent que, du début à la fin, les nouveaux esters de colophane fabriqués à partir de cette technologie produisent moins de la moitié des émissions de dioxyde de carbone de l'alternative aux hydrocarbures. Cette réduction substantielle de l’empreinte carbone séduit les industriels soucieux de réduire leur impact environnemental.

Améliorer les performances

Avec une demande croissante de durabilité tout au long de la chaîne de valeur et une technologie de pointe permettant de plus grands avantages dans les matériaux d'origine biologique, le besoin de solutions durables ne fait que croître. La pression des gouvernements, des clients et des consommateurs oblige les producteurs d’adhésifs à continuer d’améliorer leurs performances tout en réduisant leur impact sur l’environnement. Les entreprises qui prennent les mesures nécessaires dès le début et effectuent la transition vers des matériaux d’origine biologique seront bien placées pour répondre à la demande du marché, aujourd’hui et à l’avenir.