Bon à savoir sur la cellulose
Les matériaux durables utilisés comme alternative au plastique dans le secteur de l'emballage sont très souvent à base de cellulose : les couverts en bois, les coques en feuilles de palmier ou les pailles en paille de blé sont fabriqués directement à partir de matériaux naturels riches en cellulose, les assiettes et gobelets en carton partent par un processus de fabrication un peu plus complexe, mais sont finalement aussi à base de bois. Les cabas et ficelles en coton, jute ou raphia sont des fibres de cellulose végétales pratiquement pures. Enfin, le film de cellophane transparent et craquelé est créé par transformation chimique d'une pâte de fibres de cellulose.
Mais qu'est-ce que la cellulose exactement, d'où vient-elle - et qu'est-ce qui fait des matériaux à base de cellulose une alternative aussi durable non seulement pour les plastiques à base de pétrole mais aussi pour d'autres emballages organiques ?
1. Qu'est-ce que la cellulose ?
1.1 De l'algue au pin parasol : le matériau de construction de toutes les plantes
La cellulose est le composant le plus important de la biomasse végétale et est de loin la biomolécule la plus répandue dans le monde. Toutes les plantes, des minuscules algues unicellulaires à l'imposant pin cembro, ont des parois cellulaires cellulosiques. Les macromolécules de cellulose donnent à la coque de chaque cellule végétale individuelle la forme et la résistance - et forment de longues fibres, à l'aide desquelles même de grandes structures telles que les tiges et les branches atteignent leur cohésion stable (la lignine de la pâte de bois contribue également à la résistance du bois) .
1.2 Bois, papier et plus : quels matériaux sont fabriqués à partir de cellulose ?
La cellulose provenant de diverses sources naturelles accompagne la culture humaine en tant que matière première depuis ses débuts. Le papier, le carton et le papyrus ancien sont riches en cellulose, tout comme les fibres naturelles telles que le coton, le lin, le jute, le chanvre et le raphia, ainsi que les matériaux de construction d'origine végétale et les matériaux auxiliaires tels que le bois, le bambou, le roseau, la paille et les feuilles de palmier. .
Aujourd'hui, la cellulose modifiée chimiquement et physiquement se retrouve également dans de nombreux matériaux : par exemple dans les fibres synthétiques viscose et lyocell, dans les plastiques celluloïd et cellophane ou dans divers épaississants, stabilisants ou revêtements dans les industries alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques.
2. De quoi est faite la cellulose ?
La cellulose n'est composée que de sucre : chaque molécule de cellulose est une longue chaîne non ramifiée de molécules de glucose. Typiquement, une molécule de cellulose contient plusieurs milliers d'unités de glucose.
2.1 Digestion de la cellulose - pourquoi nous ne pouvons pas nous nourrir de cellulose
Bien que la cellulose soit composée de molécules de glucose, tout comme l'amidon (le glucide de la farine), celles-ci sont connectées différemment dans la molécule de cellulose et dans la molécule d'amidon. Cette différence minime mais d'une portée énorme rend la cellulose totalement immangeable pour nous - et de même pour presque toutes les autres espèces animales à l'exception de certains termites et escargots : nous n'avons aucune enzyme digestive qui pourrait décomposer la cellulose en ses molécules de sucre. Par conséquent, l'herbe ou les feuilles ne sont pas des sources de glucides pour nous. (Mais la salade est toujours - ou peut-être à cause d'elle - saine !)
Les ruminants peuvent utiliser la cellulose à l'aide des micro-organismes qui divisent la cellulose et qui vivent dans leur système digestif. Et pour nous, la cellulose est une fibre alimentaire importante qui rend notre flore intestinale heureuse.
3. Fabrication de cellulose
L'avantage de la cellulose : elle est produite par les plantes - totalement neutre pour l'environnement ! Nous pouvons souvent utiliser des matériaux contenant de la cellulose sous leur forme naturelle pratiquement inchangée. L'exemple le plus important ici est bien sûr le bois, qui peut être utilisé directement comme bois de construction et de construction, pour l'ameublement et bien d'autres usages. Le coton est presque aussi important pour l'humanité - les fibres récoltées peuvent être filées directement en fil après un nettoyage manuel. Mais les cultures dans lesquelles ces matières premières sont courantes ont également une gamme fantastique d'utilisations possibles pour la paille et le roseau - historiquement, par exemple, pour couvrir les toits et très récemment comme matériau isolant durable et hautement fonctionnel - pour les cannes de bambou ou les feuilles de palmier.
D'autres matériaux sont obtenus par la transformation de matières premières végétales. Ces méthodes comprennent la cuisson ou la cuisson à la vapeur de copeaux de bois, ou la pourriture contrôlée (également appelée rosée ou torréfaction sur le terrain) des tiges de chanvre, de lin ou de jute pour séparer les fibres cellulosiques des autres composants de la plante.
3.1 Production industrielle de cellulose à partir du bois
La cellulose pure ou presque pure produite industriellement est appelée pulpe. La matière première est généralement le bois, d'autres matières premières telles que la paille ou les restes de la production de coton sont utilisées dans une moindre mesure. Dans la réduction en pâte à partir de copeaux de bois, les copeaux sont cuits dans une solution contenant des produits chimiques conçus pour séparer les fibres de cellulose des autres composants du bois (principalement la lignine). Selon les produits chimiques utilisés, on distingue les procédés au sulfate (on ajoute du sulfate de sodium, appelé sel de Glauber) et les procédés au sulfite (ici, les fibres sont décomposées par des composés sulfites, par exemple l'hydrogénosulfite de calcium ou le bisulfite de magnésium). La grande majorité de la production mondiale de pâte (environ 95 %) est réalisée selon le procédé au sulfate.
La pâte est principalement utilisée comme matière première pour la production de papier et de carton, mais aussi comme matière première pour la production de fibres de viscose. La production mondiale de pâte est d'environ 180 millions de tonnes par an.
4. Importance énorme de la cellulose comme matière première renouvelable dans l'économie circulaire
La cellulose est de l'énergie solaire stockée et du dioxyde de carbone lié. Grâce à la photosynthèse (la conversion du dioxyde de carbone et de l'eau en sucre et en oxygène entraînée par l'énergie lumineuse), le monde végétal lie environ 200 milliards de tonnes de dioxyde de carbone chaque année et produit finalement environ 1,5 billion de tonnes de cellulose à partir des sucres résultants.
Avec l'intérêt croissant pour la gestion durable, l'importance de la cellulose a également augmenté à nouveau : les matériaux riches en cellulose ont non seulement de nombreuses propriétés pratiques et une haute teneur énergétique - la cellulose a également ce qu'il faut pour être la matière première renouvelable numéro un dans une circulaire économique avec laquelle l'humanité peut lutter contre le changement climatique.
La recherche de matériaux innovants à base de cellulose ouvre sans cesse de nouveaux champs d'application pour la substance naturelle. De l'éthanol cellulosique combustible au matériau composite léger Purcell, de l'alternative plus écologique à la viscose Lyocell au matériau high-tech nanocellulose - nous entendrons certainement beaucoup plus parler de cellulose à l'avenir.
4.1 Les matériaux contenant de la cellulose sont souvent facilement recyclables
La corbeille à papier bleue est devenue indispensable dans nos chantiers - et démontre le bon bilan de recyclage du papier et du carton : Le papier recyclé atteint désormais une qualité qui n'est pratiquement plus inférieure au papier fabriqué à partir de fibres fraîches. 78% de la consommation de papier allemande a été recyclée en 2019, et exactement le même pourcentage décrit l'utilisation de vieux papiers dans l'industrie papetière allemande. En d'autres termes, le recyclage du papier fonctionne très bien ici et maintenant - alors que nous sommes encore confrontés à de nombreux problèmes pratiques avec le recyclage du plastique.
Les déchets de bois peuvent être recyclés en panneaux de particules – mais le bilan ici est actuellement moins impressionnant : seuls 20 % des déchets de bois produits en Allemagne sont matériellement recyclés ; le reste est brûlé. Cependant, d'un point de vue climatique, il y a beaucoup moins d'objections à utiliser les déchets de bois comme source d'énergie ou de chaleur qu'à brûler des combustibles fossiles.
Le recyclage des fibres cellulosiques comme le coton, en revanche, en est encore à ses balbutiements. Des chercheurs allemands viennent de réussir à produire des fibres de viscose de haute qualité à partir de vieux vêtements en coton. Il faut espérer que ces premiers jours se traduiront par une industrie du recyclage florissante qui rendra enfin les produits de mode rapide accessibles pour une réelle réutilisation.
4.2 ... et toujours compostable !
Mais même si le recyclage n'est pas possible ou ne peut pas avoir lieu pour des raisons économiques : Les matériaux riches en cellulose ne sont pas un problème de gestion des déchets, car ils sont finalement décomposés par les micro-organismes en précieux humus, dioxyde de carbone et composés minéraux.
La cellulose chimiquement inchangée, telle que celle trouvée dans le papier, le carton, les déchets de bois ou de bambou, le coton, le jute, le lin ou les fibres libériennes, peut être compostée sans aucun problème. Et même la cellulose chimiquement modifiée n'est pas un obstacle pour les organismes affamés de compost : la cellophane plastique à base de cellulose se décompose aussi facilement que les fibres de viscose ou de lyocell.
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5. Quels produits durables à usage unique sont fabriqués à partir de cellulose ?
Les produits cellulosiques jetables comprennent
- Couverts et vaisselle en bois
- Couverts et vaisselle en bambou pur (à ne pas confondre avec les plastiques moins durables contenant de la fibre de bambou)
- Pailles de paille de blé
- Vaisselle en feuilles de palmier pressées
- Vaisselle en pulpe de canne à sucre
- Vaisselle à base de son de blé
- sacs transparents et films d'emballage en cellophane
- et bien sûr les assiettes en papier classiques, les boîtes à saucisses et les gobelets en papier
5.1 Performance de durabilité de la cellulose par rapport à d'autres matériaux d'emballage respectueux de l'environnement
Par rapport aux bioplastiques fabriqués à partir d'acide polylactique (PLA), les produits jetables à base de cellulose ont le grand avantage de pouvoir être facilement compostés, à condition que la vaisselle ne soit pas enduite ou imbibée de résine plastique. Plus les produits sont naturels, moins leur production est énergivore par rapport à celle des bioplastiques. Cependant, la production de papier à partir de bois frais, qui consomme beaucoup d'eau, de produits chimiques et d'énergie, n'est pas non plus sans danger pour l'environnement - le recyclage est d'autant plus important ici.
La comparaison des produits jetables à base de cellulose avec les emballages comestibles est également assez favorable : les premiers sont généralement fabriqués à partir de matières premières impropres à l'alimentation (bois, feuilles de palmier) ou sont produits comme déchets lors de la production d'aliments (canne à sucre pulpe, son de blé). Cela signifie que leur production n'est pas en concurrence douteuse avec la production de vrais aliments, mais est même apte à intensifier l'utilisation des céréales ou de la canne à sucre de manière significative.
