En coulisse
Économie circulaire et réduction des déchets : que cache le recyclage du plastique ?
par Coya Vallejo Hägi
Souder le papier au lieu de le coller : les lasers révolutionnent l’industrie de l’emballage
9/3/2026
Traduction : Stéphanie Klebetsanis
On dit que les emballages en papier sont faciles à recycler, mais leurs fermetures posent problème. En effet, les colles et les revêtements rendent le recyclage difficile. Un nouveau procédé laser devrait rendre ces matériaux superflus.
Les boîtes de céréales, sacs en papier et autres gobelets en carton posent problème sans qu’on s’en rende vraiment compte, car on utilise des colles ou des couches de plastique pour les fermer. On peut penser que ça n’a rien de bien grave, mais c’est un véritable défi une fois qu’ils doivent être éliminés. Ces additifs contaminent le papier, compliquent le processus de recyclage et diminuent la qualité du matériau recyclé. On perd presque tous les avantages d’un taux de recyclage élevé, d’une réduction des émissions de CO₂ et des faibles coûts d’élimination.
Quelle est l’ampleur du problème dans l’industrie de l’emballage ?
Une grande partie du marché est concernée ; en termes de volume, le papier et le carton sont les matériaux d’emballage les plus utilisés en Europe. Ils représentent notamment environ 40 % à 45 % de tous les emballages pour les produits alimentaires et l’expédition. Sur le marché européen de l’emballage, les 55 % à 60 % restants sont principalement des matières plastiques (35 % à 40 %), du métal (8 % à 10 %), du verre (5 % à 7 %) et du bois (3 % à 5 %).
Or, un grand nombre de ces produits, des boîtes pliantes aux sachets de collations ou paquets de farine, sont scellés à l’aide d’adhésifs ou de barrières en plastique. Malheureusement, ces matières étrangères sont à l’origine de difficultés disproportionnées durant le recyclage du papier, même si elles ne constituent souvent que quelques pour cent de la masse totale. En effet, elles ne peuvent pas être complètement séparées des fibres, et elles réduisent la qualité du matériau recyclé.
Le projet de recherche Papure
Quatre instituts Fraunhofer (en allemand) veulent trouver une solution. Dans le cadre du projet de recherche Papure (en allemand), l’Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP, institut de recherche appliquée sur les polymères), l’Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS, institut de technique des matériaux et des rayons), l’Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV, institut de technique des procédés et de l’emballage) et l’Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU, institut de machines-outils et de techniques de formage) développent conjointement un procédé sans colle, plastique ni autres substances étrangères. L’élément clef : un laser au monoxyde de carbone (laser CO).
Le laser produit sa propre colle
Le laser CO émet un faisceau dans le spectre infrarouge moyen, dont la longueur d’onde est particulièrement bien absorbée par les fibres organiques du papier. Il chauffe très rapidement la surface de manière localisée, sans endommager le matériau.
L’irradiation du papier avec un laser CO génère des produits de réaction qui font non seulement adhérer les couches de papier les unes aux autres, mais qui fusionnent aussi le matériau. Les caractéristiques physiques du matériau lui-même sont l’élément central du procédé : le papier contient surtout des fibres végétales (de la cellulose, de l’hémicellulose et de la lignine).
Source : IVV Fraunhofer
Lorsque le laser CO chauffe brusquement la surface du papier, ses composants principaux se transforment en liaisons à chaîne courte. Ces produits de clivage restent sur la surface et permettent d’assembler les emballages sans colle.
Nous produisons en quelque sorte notre propre colle, sous forme de produits de clivage.
Les liaisons ainsi créées sont collantes, semblables à du sucre liquide ; elles peuvent être réactivées lors du thermoscellage ultérieur. Le processus se fait en deux étapes : le laser génère les produits de clivage puis, lors du thermoscellage ultérieur, ils sont à nouveau chauffés et relient durablement les couches de papier.
La nouvelle méthode consiste à exposer le papier à un laser CO et à ainsi créer des produits de clivage semblables à du sucre qui peuvent être refondus et sont utilisés pour assembler le papier à la place des matières synthétiques ou des adhésifs conventionnels. Le papier produit donc lui-même sa colle et la perd entièrement après le recyclage.
Quatre instituts, un processus
Le projet repose sur plusieurs travaux. Le premier consiste à sélectionner les matériaux. Une trentaine de types de papier sont disponibles. Une attention particulière est accordée au calcul des taux d’hémicellulose, de cellulose et de lignine optimaux dans les papiers. En effet, ils influencent les propriétés adhésives des matériaux et la quantité et la composition des produits de clivage.
Ainsi, un taux trop élevé d’éléments inorganiques tels que le talc et le carbonate de calcium réduit la capacité de collage et l’adhérence des joints, comme l’explique le Dr Robert Protz du de l’IAP Fraunhofer. En revanche, les papiers plus épais, tels que ceux utilisés pour les gobelets en carton jetables ou d’autres emballages alimentaires, conviennent particulièrement bien.
Le site de Dresde
Un site de traitement du papier modulaire à l’échelle d’un laboratoire est en train de voir le jour à l’IWU.
Source : Fraunhofer IVV
L’installation comprend un module laser et un outil qui associe scellage et découpe. Une bande de papier alimentée en continu est d’abord traitée par un laser CO, puis fusionnée avec une deuxième bande, assemblée par thermoscellage à l’aide de quatre coutures, et découpée selon la géométrie de l’emballage.
Source : Fraunhofer IVV
Source : Fraunhofer IVV
L’objectif est ambitieux, mais réalisable : lorsque le projet prendra fin en septembre 2026, le laboratoire devrait produire dix emballages par minute. La résistance de la couture visée va même au-delà du papier lui-même. La couture de scellage doit être plus solide que le matériau qui l’entoure.
Ce processus doit encore faire ses preuves
Pour l’instant, on ne sait pas si ce processus fonctionne sur les papiers faits de différentes couches ou à forte teneur en minéraux. Or, ces deux types sont très répandus sur le marché de l’emballage. La résistance des coutures de scellage à l’humidité, à la graisse ou aux basses températures doit également être démontrée en conditions réelles.
Le processus atteindra-t-il les cadences élevées des lignes d’emballage industrielles sur long terme ? Elles produisent parfois plusieurs centaines d’unités par minute !
Prêts pour l’industrie
Même si tout n’a pas encore été résolu, ce processus a été conçu pour être appliqué à l’industrie. Le système Papure peut être ajouté à des lignes de production existantes en tant qu’extension modulaire.
Les partenaires du projet prévoient de collaborer avec des entreprises de l’industrie de l’emballage et de l’alimentaire pour déterminer comment les résultats obtenus en laboratoire peuvent être appliqués à la production de masse. Faire évoluer le processus vers une production en série nécessite la participation des fabricants de papier et des constructeurs de machines.
Photo d’en-tête : Fraunhofer IVV
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