Lab Life : R&D révolutionnaire à Neder-Over-Heembeek

INEOS NOH au centre d'un emballage souple révolutionnaire INEOS est le premier producteur de résines à investir dans un équipement de soufflage de film couplé à une unité MDO (Machine Direction Orientation). Ce nouvel outil a permis au centre de recherche d'INEOS à Neder-Over-Heembeek de mettre au point un pochon (stand up pouch) monomatière composé à plus de 95 % de polyéthylène et entièrement recyclable. Un deuxième film monomatière MDO rigide composé de plus de 50 % de déchets plastiques, une première absolue sur le marché, a également été élaboré. Pourquoi est-ce révolutionnaire ? Faisons le tour des labos et déroulons le film de sa mise au point avec ceux qui ont travaillé sur ce nouveau film d'emballage.

14

01

Laboratoire de recherche

Une couche de circularité

Éléonore Triffaux est Technical Service & Development Engineer et travaille chez INEOS O&P depuis 7 ans. Elle fait partie de l'équipe qui développe des projets centrés sur la circularité. Notamment, les recherches sur les emballages flexibles en polyéthylène.

Depuis son entrée chez INEOS en 2016, le paysage de l’industrie plastique et plus particulièrement des emballages plastiques flexibles a complètement changé suite à l’impact des préoccupations environnementales et des réglementations européennes telles que le PPWR (Plastic Packaging Waste Regulation). D’ici 2030, tous les emballages devront être recyclables et à cet effet remplir les critères de recyclabilité.

« Quand on voit un emballage, on ne voit pas qu'il est constitué de plusieurs couches.

En fait, les différentes couches sont associées à des fonctionnalités spécifiques : la rigidité, la transparence, l'imprimabilité, le scellage, la barrière... Et pour que chacune offre ces qualités bien distinctes, on associe différentes matières.

Puis, on ajoute encore d'autres couches pour rendre toutes ces couches compatibles.

Mais, ça c'était avant. Depuis 2019, le concept d'économie circulaire a pris de plus en plus d'importance. Parmi les initiatives, il y a eu celle du CEFLEX (Circular Economy for FLEXible packaging). Une de ses missions a été d'établir des règles permettant d'obtenir un emballage recyclable. Le polyéthylène s'est donc imposé comme monomatériau de choix, pour ses qualités intrinsèques et parce que la filière de recyclage était déjà en place. » L’investissement d’INEOS dans une ligne de soufflage de film combiné à une unité d’orientation en sens machine MDO s’inscrit parfaitement dans le contexte de circularité et du monomatériau. En effet, l’étirage en sens machine du polyéthylène permet d’augmenter sa rigidité et dès lors de remplacer le BOPET dans les emballages flexibles. Ce qui permet le développement de pochons monomatières recyclables à l’image de celui développé par INEOS. Ce nouvel outil de développement s’inscrit également dans le cadre de l’incorporation de matières recyclées dans les emballages décrite par la nouvelle réglementation européenne.

En effet, le film MDO composé de plus de 50 % de déchets plastiques a été élaboré sur base d’hybrides Recycl-IN développés par l’équipe d’INEOS O&P intégrant divers projets de recherche dans cette innovation. Les résines hybrides Recycl-IN sont composées de minimum 50 % de matières recyclées et d’une matière vierge, appelée booster, permettant d’obtenir un hybride aux propriétés similaires aux résines vierges rendant possible leur utilisation dans des applications critiques telles que le film MDO.

15

02

Laboratoire de catalyse et de polymérisation

Résine-booster, recettes de polymérisation... il y a matière à explications !

Le laboratoire de polymérisation est en amont de tout le processus.

Chimiste, Robin Peters nous y attend avec ses 20 ans d'ancienneté pour nous expliquer le processus de développement d’une telle résine.

Robin travaille au laboratoire et a en charge une sorte de mini-usine destinée à fabriquer de petites quantités de polymère (500g -1kg) qui sont analysées de manière à vérifier que leurs propriétés répondent aux exigences voulues. Sur base des premiers résultats obtenus, Robin réitère si besoin les essais en optimisant les paramètres de polymérisation (température, pression…) jusqu’à obtenir un produit qui réponde au cahier des charges. « Dans le cadre de la mise au point de cette résine booster pour la production de résines hybrides destinées à la fabrication d’emballages, différents catalyseurs et différentes recettes de polymérisation ont été testés de manière à sélectionner la plateforme optimale et les meilleures conditions de fabrication. » Le laboratoire de catalyse d’INEOS O&P est particulièrement à la pointe en termes de synthèse de plateformes catalytiques. À ce titre, Robin a notamment passé trois mois dans les labos de recherche de l'université de Liège pour améliorer et optimiser les processus de production des catalyseurs. Si au départ, la tâche était complexe, le résultat de cette collaboration entre expertises locales a dépassé toutes les espérances.

Quelques mots d'explications P O LY M È R E

« Après 3 mois de recherche et de développement, de nouvelles méthodes de production des catalyseurs s'avérant plus efficaces ont été mises au point. »

Substance composée de molécules et caractérisée par la répétition, un grand nombre de fois, d'une molécule de base dénommée monomère.

Dans le cas du polypropylène (PP), l’unité de base est le propylène tandis que pour le polyéthylène (PE), l’unité de base est l’éthylène. Le procédé industriel de polymérisation utilise un catalyseur afin de pouvoir lier de façon contrôlée, plusieurs milliers d’unités ensemble en une longue chaîne.

VISCOSITÉ

État de ce qui est visqueux, gluant.

Résistance d'un fluide au glissement d'une couche par rapport à une autre.

MDO

C'est l' acronyme de Machine Direction Orientation. Il s'agit d’une technologie permettant d’étirer un film dans le sens de l’extrusion à travers une succession de rouleaux chauffés.

16

03

Laboratoire d'analyses

Sous l'œil du microscope et de Jacynthe Regout Pour avancer et valider les développements, les chercheurs ont besoin d'analyses et de données. C'est Jacynthe, responsable des analyses par spectrométrie infrarouge et laborantine chez INEOS O&P NederOver-Heembeek depuis 23 ans qui s'en charge avec ses collègues.

DENSITÉ

Les contrôles « qualité » du polyéthylène comportent la mesure de la densité. La mesure de la densité permet d'obtenir une estimation du taux de cristallinité (directement lié à la rigidité du matériau). La plupart du temps, la mesure se fait à l'aide d'une balance hydrostatique sur une pastille de polyéthylène, moulée dans des conditions définies de température et de pression.

RHÉOLOGIE

La rhéologie caractérise à l'état fondu le comportement d'un polymère. Cette technique de caractérisation permet de comprendre le comportement d'un polymère lors de sa mise en œuvre.

« Pour ce nouveau projet de ligne de soufflage de film, l'équipe du labo a développé des techniques de microscopie infrarouge qui permettent d’analyser et d'identifier avec précision les différentes couches composant un film donnant des informations plus complètes qu'auparavant particulièrement précieuses pour les chercheurs.

Par ailleurs, le laboratoire a également réalisé, dans le cadre de ce projet, des analyses de rhéologie et de masse volumique qui sont des caractéristiques importantes dans l'étape de mise en œuvre par soufflage. Ces mesures permettent de s'assurer que le produit respecte bien les exigences de nos clients. » UN PROJET EMBALLANT !

« La mise au point de ce film monomatériau est à la fois très intéressante et très motivante. On a besoin d'emballages tous les jours. Travailler à l’élaboration de polymères à base de matériaux recyclés et recyclables, c'est valorisant et c'est l'avenir. »

17

Durablement intéressant !

04

Laboratoire de processing Un emballage monomatière aux propriétés multiples Le défi ? Atteindre la recyclabilité en combinant les avantages de divers matériaux avec uniquement du polyéthylène.

Comment faire ? Changeons de labo et allons le demander à Éric Melchior, Technical Leader pour l’application film.

On peut dire qu'Éric connaît bien le site de NOH puisqu'il y est depuis le début d’INEOS O&P, en 2006. Depuis 2019, les projets concernant l’économie circulaire sont de plus en plus nombreux et accompagnés de près par le laboratoire de mise en œuvre. Dans ce contexte, l’investissement dans la ligne pilote avec unité MDO ouvre de nouvelles perspectives en termes d’innovation et constitue une première mondiale parmi les producteurs de résines.

18

L’élaboration de film monomatière à base de matières recyclées permet de réduire l’empreinte carbone des emballages.

L’utilisation d’un polymère unique dans la fabrication de ce film le rend recyclable.

La R&D INEOS à NOH travaille sur de nombreuses solutions pour optimiser et améliorer la durabilité et la qualité des polymères utilisés dans les bouteilles, les bouchons, les emballages, l'automobile, le matériel médical...

« Dans le cadre du projet 'stand-up pouches', on fait de l'extrusion de films. On les laisse reposer 24h minimum dans un local à 23° avec 50% d'humidité relative. Ensuite, on les évalue en traction, en soudure, en déchirure... bref, sous toutes les coutures. » DA N S U N S E U L S E N S , C E LU I D E L ' AV E N I R

« La nouvelle résine MDO-PE est constituée de polyéthylène haute densité orientée dans un seul sens afin d'obtenir une plus grande rigidité associée à une grande transparence. Pour former un pochon, on lamine un second film de polyéthylène scellable pour assurer des soudures de qualité.

Une bonne soudure est primordiale pour préserver l’intégrité de ce qui est emballé notamment si ce film est aussi destiné à de l'emballage alimentaire.

Avec notre film monomatière recyclable, on reproduit les mêmes propriétés qu'auparavant avec des matériaux de natures différentes. Le MDO-PE est un monocomposant, mais qui offre un grand potentiel de développement et de très nombreuses possibilités d'application pour les besoins à venir de nos clients. »

05

Département Réglementation produits « Product Stewardship »

Respectueux sur toute la ligne En même temps que le respect de critères techniques et mécaniques précis ainsi que des exigences des clients, ce nouveau film en polyéthylène doit respecter des normes et réglementations en constante évolution. C'est la mission de Colombe Vendeuvre, Product Steward depuis 2 ans et demi chez INEOS O&P. « Nous nous assurons que nos produits sont conformes et respectent les réglementations vis-à-vis de la santé et de l'environnement.

Ensuite, nous éditons des certificats réglementaires pour plus de 450 grades couvrant différentes applications : contact alimentaire, médical, automobile, cosmétique…

Aujourd'hui, beaucoup de projets concernent la circularité et le développement durable, en particulier l’intégration des matières plastiques recyclées dans nos matériaux polymères. » A N T I C I P E R E T A L L E R P LU S LO I N Q U E L E S N O R M E S E T R É G L E M E N TAT I O N S

« Souvent, nos clients nous demandent d'aller plus loin que les normes officielles.

Avec le MDO-PE, nous avons la même approche et essayons d'atteindre un niveau de matière recyclée et de recyclabilité qui dépasse les futures réglementations. »

De fournisseur de matières premières à fournisseur de solutions Le changement de paradigme provoqué par l'arrivée rapide de l'économie circulaire a encouragé tous les acteurs de la chaîne de production : transformateurs, marques, détaillants, à devenir des partenaires dans le développement, la mise au point et la production d'emballage flexible en matières plastiques. Pour y arriver, on a besoin d'outils et de machines de pointe capables de faire des tests grandeur nature pour nos clients. C'est précisément ce que permet la ligne multicouche MDO d'Hosokawa Alpine dont le site INEOS O&P de NOH s'est doté pour développer des solutions main dans la main avec ses clients. Cela leur permettra de les mettre en application directement sur leurs propres lignes de production.

Il s'agit d'un équipement de très haute technologie qui représente plusieurs millions d’euros d'investissements à Bruxelles et qui, dans les mains des experts et chercheurs reconnus du site de INEOS NOH, est un réel game-changer tant pour nos clients que pour l'environnement. Cette nouvelle ligne de développement de produits d'emballages en film souple monomatériau pourrait en effet contribuer à éviter la mise en décharge d'environ un million de tonnes de déchets par an.

19