Qu’il s’agisse de steaks frais ou de nouveaux téléphones, les biens que nous achetons sont généralement emballés dans un élément : le plastique. Et le plastique domine la façon dont nous emballons et stockons les produits pour une bonne raison : il est léger, rentable et durable. Le plastique nous aide à transporter et recevoir les produits en parfait état, ce qui permet de réduire le gaspillage alimentaire et d’éviter que des marchandises endommagées ne se retrouvent dans les décharges¹.

Toutefois, ce que nous faisons du plastique après l’ouverture d’un emballage est un obstacle à surmonter sur la voie de la durabilité. Les consommateurs, les gouvernements, les scientifiques spécialistes de l’environnement et les fabricants de produits ont tous fait pression sur l’industrie des polymères pour qu’elle réduise les déchets plastiques.
La réutilisation des résines post-consommation (PCR) est une approche répandue pour éviter que les déchets plastiques ne se retrouvent dans notre environnement2. Au lieu d’utiliser de la résine vierge neuve, les producteurs de plastique travaillent avec des résines provenant d’emballages usagés des consommateurs pour produire de nouveaux récipients, films et autres produits en plastique. L’approvisionnement en PCR donne au plastique usagé une autre vie, et les matières plastiques peuvent être réutilisées à plusieurs reprises au fur et à mesure que la technologie du recyclage progresse.

De nouvelles législations émergent dans le monde entier pour garantir que tous les fabricants de polymères contribuent aux progrès en matière de durabilité. Les pays possédant d’importantes industries plastiques leur imposent graduellement des obligations de recyclage et le pourcentage de PCR obligatoire augmentera au cours de la prochaine décennie. En 2030, le pourcentage de PCR dans les nouveaux produits en plastique devra être de 30 % dans l’UE, de 50 % en Californie, aux États-Unis, de 50 % au Canada et de 30 % au Royaume-Uni.
Il est clair que l’utilisation de PCR passe de la simple suggestion à une obligation pour les fabricants de matières plastiques. Si ce changement est nécessaire, il n’est pas toujours facile à mettre en œuvre. Les matières premières PCR posent de nombreux défis, car elles peuvent varier fortement d’un lot à l’autre, voire au sein d’un même lot, et les PCR peuvent être contaminés du fait de leur utilisation précédente3. Comment les fabricants peuvent-ils évaluer les propriétés de leurs lots de PCR et réussir à créer des produits homogènes et sûrs ? Les fabricants de polymères se tournent vers la science des matériaux pour caractériser leurs lots de PCR et ajuster ensuite leurs formulations pour obtenir des résultats optimaux.

Les résines post-consommation brutes sont couramment caractérisées par DSC, TGA et rhéologie avant d’être formulées en résines utilisables et finalement en produits polymères. Des techniques telles que la calorimétrie à balayage différentiel (DSC) mesurent les températures et les flux de chaleur associés aux transitions thermiques se produisant au sein d’un matériau. Ces données sont utiles pour évaluer les propriétés thermiques d’une résine, telles que son point de fusion et sa vitesse de cristallisation, ainsi que pour détecter la présence d’autres polluants des polymères dans les PCR. L’analyse thermogravimétrique (TGA) mesure la masse d’un matériau au cours du temps lors de changements de température. Pour le test des polymères, la TGA peut être utilisée pour mesurer la dégradation thermique des résines. La rhéologie est l’étude de l’écoulement de la matière, qui est lié à l’aptitude au traitement d’une résine polymère. Lors de la fabrication de produits polymères à l’aide de PCR, les fabricants font appel à la rhéologie pour tester la viscosité à l’état fondu et extensionnelle de l’échantillon, ainsi que ses propriétés viscoélastiques. Lors du travail sur les résines recyclées, il est possible d’utiliser les informations obtenues par ces techniques pour ajouter la quantité appropriée d’additifs avant le traitement.

Une fois les résines formulées avec les additifs, les mélanges-maîtres de PCR font l’objet de tests de qualité et d’homogénéité. La DSC permet alors de mesurer la stabilité thermique de la résine, qui peut varier en fonction du mélange de résines et d’additifs utilisés.  L’analyse mécanique dynamique (DMA) consiste à mesurer les propriétés mécaniques des matériaux en fonction du temps, de la température et de la fréquence. Les spécialistes des polymères font appel à la DMA pour mesurer le module et les transitions vitreuses de leur produit. Ces mesures les aident à évaluer la solidité du produit, sa compatibilité de mélange et à étudier les lots défaillants.

Les fabricants de polymères appliquent conjointement ces techniques de science des matériaux afin de mieux comprendre leurs formulations de polymères, notamment lorsqu’ils commencent à augmenter la proportion de PCR pour satisfaire aux objectifs et aux échéances fixés par les autorités locales.

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