Chaque jour, des millions de barquettes, de films transparents et de sachets souples sont jetés après quelques heures ou quelques jours d’utilisation à peine. Le plastique pétrochimique s’est imposé au siècle dernier comme le maître incontesté de nos rayons alimentaires, mais son règne doit désormais toucher à sa fin, impératifs de décarbonation et de lutte contre la pollution plastique obligent. Mais remplacer ce matériau polyvalent et bon marché sans sacrifier la fraîcheur de nos aliments relève d’un véritable défi scientifique et industriel.
Commençons par le constat environnemental, qui est alarmant : le secteur de l’emballage représente près de 40 % des déchets plastiques générés dans le monde. La majeure partie de ces conditionnements est à usage unique et finit dans les incinérateurs, dans les décharges ou, plus grave encore, dans les écosystèmes marins et terrestres. Ces plastiques ne disparaissent jamais vraiment. Ils se fragmentent en micro et nanoplastiques qui contaminent la chaîne alimentaire, les sols et les ressources en eau. De plus, la fabrication de ces polymères synthétiques repose sur l’extraction d’énergies fossiles, contribuant directement aux émissions de gaz à effet de serre.
Le contexte réglementaire et environnemental
Face à cette crise, la puissance publique a pris le relais des alertes scientifiques.
- En France, la loi Anti-gaspillage pour une économie circulaire (Agec) impose une sortie progressive du plastique jetable à l’horizon 2040, avec des jalons stricts concernant la réduction des emballages, le réemploi et l’interdiction de certains formats, comme le suremballage de nombreux fruits et légumes.
- Au niveau européen, la révision du règlement relatif aux emballages et aux déchets d’emballages (PPWR, pour Packaging and Packaging Waste Regulation) fixe des objectifs contraignants pour l’ensemble des États membres : réduction nette du volume global des déchets d’emballages, obligation d’intégrer des taux minimaux de matière recyclée dans les nouveaux conditionnements, interdiction ciblée de certains emballages plastiques à usage unique dans la restauration et le commerce de détail ou encore harmonisation des critères de recyclabilité d’ici à 2030.
Cette tenaille réglementaire et environnementale force les industriels de l’agroalimentaire et la recherche en science des matériaux à réinventer d’urgence la protection de nos aliments.
Qu’est-ce qu’une denrée périssable ?
En science des aliments, une denrée périssable désigne tout produit biologique sujet à une détérioration rapide et inévitable si des conditions de conservation strictes ne sont pas appliquées.
Contrairement aux produits dits “stables” (comme le riz sec ou les conserves) ou “semi-périssables” (comme les pommes de terre ou le miel), les denrées périssables possèdent une durée de vie limitée, souvent mesurée en jours ou en semaines. Sur le plan réglementaire, elles sont identifiées par une date limite de consommation (DLC), indiquée par la mention “À consommer jusqu’au…”. Dépasser cette date présente un risque direct potentiel pour la santé humaine.
La vulnérabilité des denrées périssables s’explique par trois types d’altérations : biologiques, chimiques et/ou physiques.
- Il y a d’abord la dégradation microbiologique qui correspond à la multiplication des bactéries pathogènes (Salmonella, Listeria monocytogenes, Escherichia coli) ou des microorganismes d’altération (moisissures, levures).
- Les aliments peuvent aussi être soumis à des réactions chimiques et enzymatiques, tels que la rancification des lipides (particulièrement marquée dans les viandes et les poissons gras) ou le brunissement des fruits et légumes coupés.
- Enfin, il peut y avoir des altérations physiques qui dégradent l’aspect et la texture de l’aliment, comme un flétrissement ou un ramollissement.
Pour neutraliser ces facteurs de dégradation, l’emballage ne peut pas être un simple contenant. Il doit agir comme un bouclier fonctionnel qui va protéger l’aliment de la contamination par des microorganismes extérieurs ainsi que d’une exposition aux conditions extérieures (dessèchement, humidité, oxygène).
Les alternatives aux plastiques
Si l’on souhaite remplacer le plastique pour la conservation de ces aliments, les nouveaux matériaux devront impérativement remplir plusieurs propriétés fondamentales : un contrôle des transferts gazeux et hydriques ainsi que des exigences mécaniques, thermiques et sanitaires, comme le montre le tableau ci-dessous.
| Propriétés requises pour les emballages de denrées périssables |
|---|
Tableau avec 2 colonnes et 6 lignes de données. Trié par ordre croissant
| Propriété | Exemple |
|---|---|
| Propriété barrière à la vapeur d’eau (WVTR) | Empêcher le dessèchement (viande, fromage) |
| Propriété barrière aux gaz (oxygène et dioxyde de carbone) | Empêcher le phénomène d’oxydation et la prolifération de certains micro-organismes. L’emballage doit limiter l’entrée d’oxygène mais permettre le rejet de dioxyde de carbone |
| Respiration des produits vivants | Pour les fruits et légumes qui continuent de « respirer » après la récolte, l’emballage doit présenter une perméabilité ciblée pour éviter l’asphyxie du végétal, la condensation d’eau à l’intérieur de l’emballage |
| Résistance mécanique | Le matériau doit résister au déchirement, à la perforation (par le produit qu’il contient) et à l’empilement (transport) |
| Tenue thermique | L’emballage doit pouvoir conserver son intégrité de la chaîne du froid (entre 0°C et 4°C) jusqu’à d’éventuelles phases de réchauffage (micro-ondes) |
| Inertie | Aucun composant de l’emballage ne doit migrer vers l’aliment en quantités toxiques ou altérer ses qualités organoleptiques (goût, odeur, etc.) |
Source: Elodie Choque, Université de Picardie Jules Verne
La piste des matériaux biosourcés
Pour répondre à ce cahier des charges exigeant, la recherche s’oriente vers différentes familles de matériaux biosourcés, recyclables ou biodégradables. Cependant, les options sont peu nombreuses et les limites techniques sont trop importantes pour en faire des solutions industrielles viables à l’heure actuelle.
Il y a la possibilité d’utiliser des matériaux inorganiques, tels que le verre, l’acier ou encore l’aluminium. Cette solution existe déjà, avec l’avantage de présenter les propriétés requises pour l’industrie alimentaire et d’être recyclable à l’infini (tout du moins en théorie), mais ces matériaux un poids notable et par conséquent une forte empreinte carbone, notamment liée au transport.
Puis viennent les options biosourcées, telles que la cellulose. Il s’agit du polymère le plus présent dans la nature, il est le composant principal de la paroi des végétaux. La cellulose a déjà été étudiée pour des solutions d’emballage comme des cartons enduits ou du cellophane.
Elle a l’avantage de constituer une matière recyclable, d’origine naturelle et qui montre une bonne rigidité. La cellulose a toutefois des inconvénients : elle ne peut former que des emballages opaques, les solutions proposées sont très sensibles à l’humidité et ce matériau nécessite une fonctionnalisation chimique (utilisation de solvants) pour pouvoir être utilisé.
La nanocellulose, en particulier, composée de nanostructures de cellulose, représente une solution de micro-enrobage fonctionnelle pour enduire le papier ou le carton qui, purs, ne résistent ni à l’eau ni aux graisses. D’autres solutions de revêtements biosourcés sont aussi étudiées, telles que les protéines ou les cires végétales, afin d’améliorer leur étanchéité.
Bientôt des emballages produits par des microorganismes ?
D’autres polymères issus de la production biotechnologique ou de la transformation d’agro-ressources, tels que l’acide polylactique (PLA), issu de la fermentation de l’amidon, ou les polyhydroxyalkanoates (PHA), produit naturellement par certaines bactéries, peuvent aussi présenter une solution intéressante pour les emballages des aliments périssables.
Ils sont considérés comme des alternatives biosourcées, car produites par des microorganismes, bien qu’ils doivent être modifiés chimiquement pour pouvoir être utilisés. Ils forment des alternatives transparentes, thermoformables (on peut en faire des barquettes ou des verres) et présentent une bonne barrière aux gaz. Cependant, ils sont souvent fragiles et nécessitent un traitement industriel pour être dégradés (compostabilité industrielle uniquement).
Enfin, des biopolymères naturels, tels que l’amidon (issu de la pomme de terre), l’alginate (issu des algues) ou la chitine (issus de la carapace des crustacés), ont été étudiés. Ces biopolymères ont l’avantage d’être très abondants et facilement biodégradables, mais ils présentent une barrière trop faible à l’humidité.
Nous travaillons actuellement, au laboratoire, sur une solution innovante à base de racines d’endive, dont le polymère principal est le fructane. Nous obtenons des résultats prometteurs en ce qui concerne la résistance, mais le matériau n’est pas encore suffisamment inerte pour pouvoir être utilisé dans la conservation des denrées périssables. La migration, c’est-à-dire le transfert de molécules de l’emballage vers l’aliment, est encore trop importante.
Il convient cependant de distinguer deux notions souvent confondues, alors qu’elles ne sont pas équivalentes : le caractère biosourcé du matériau et sa biodégradabilité.
En effet, certains bioplastiques sont des plastiques biosourcés, dont le matériau est issu de la biomasse (maïs, canne à sucre, huiles végétales) et non du pétrole, mais ne sont pas nécessairement biodégradables. À l’inverse, d’autres bioplastiques sont biodégradables, c’est-à-dire que leur matériau peut se décomposer sous l’action de microorganismes. Les matériaux les plus vertueux sont ceux qui sont à la fois biosourcés et biodégradables.
Et le consommateur dans tout ça ?
L’industriel est prêt à adopter des solutions plus respectueuses de l’environnement, à partir du moment où les options proposées sont viables techniquement et économiquement. Toutefois, l’adoption de ces innovations ne dépend pas seulement de leurs performances scientifiques, mais aussi de leur acceptabilité par le grand public.
Or, les consommateurs expriment aujourd’hui des attentes complexes et parfois paradoxales. En effet, les citoyens sont devenus très méfiants face aux allégations environnementales floues. Ils demandent des garanties sur la fin de vie des emballages : un matériau étiqueté “compostable”, mais qui nécessite une usine de compostage industriel à 60 °C provoque la frustration s’il finit dans la poubelle ménagère.
Dans le même temps, une majorité de consommateurs souhaite encore voir l’état de fraîcheur des viandes ou des poissons avant l’achat, ce qui favorise les solutions hybrides ou les bioplastiques transparents, au détriment du papier opaque. Et c’est l’un des plus grands challenges des solutions biosourcées développées à l’heure actuelle.
L’intention d’achat écoresponsable est très présente, mais se heurte à deux réalités économiques et pratiques : la sensibilité au prix et le refus du gaspillage alimentaire.
Ainsi, dans un contexte d’inflation, le surcoût lié aux emballages biosourcés ne doit pas être répercuté brutalement sur le prix final de l’aliment. De plus, le consommateur n’est pas disposé à accepter une réduction de la durée de conservation de ses produits sous prétexte que l’emballage est plus vertueux. En effet, le gaspillage d’une pièce de viande a un impact environnemental bien supérieur à celui de son emballage.
Réussir une transition vers des alternatives sans plastique repose donc sur une adéquation parfaite entre la performance technique du matériau, le respect de la législation et la réponse aux habitudes quotidiennes des consommateurs. C’est dans cet esprit que les recherches prometteuses actuellement en cours doivent se poursuivre.
