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Entrez dans l'usine pilote de Futerro

ANNE-KATELL MOUSSET akmousset@industrie-technologies.com
Transformer le sucre en plastique. Galactic et Total se sont lancés dans l'aventure en construisant conjointement cette année une usine pilote, en Belgique. Un défi technologique qui lie les compétences en biotechnologie du premier et les connaissances en chimie du second. Philippe Coszach, responsable industriel du site nous fait visiter la première unité de production de plastique d'origine végétale.

En traversant la bourgade, il suffit de suivre la route blanchie par les cristaux de saccharose pour arriver devant la nouvelle unité pilote de fabrication d'acide polylactique (PLA pour polylactic acid) de Futerro. Escanaffles et le sucre, c'est une histoire ancienne qui a commencé en 1872 avec l'ouverture de la première raffinerie dans ce village belge, situé non loin de la frontière française. Malgré sa fermeture en 1990, le sucre est toujours d'actualité, mais, aujourd'hui on le transforme en plastique. Un gros cube de tôle blanche est sorti de terre en 2008, fruit du partenariat entre Galactic, le deuxième producteur mondial d'acide lactique, déjà installé sur place, et le chimiste Total Petrochemicals. L'usine pilote tourne depuis maintenant avril 2010 et les premières tonnes de PLA sont sorties des innombrables méandres de tuyaux en Inox. « On cherche encore à optimiser les paramètres, mais on obtient déjà un PLA d'excellente qualité, regardez comme il est transparent ! », s'enthousiasme Philippe Coszach responsable industriel du site, devant un monticule de millions de billes translucides.

Du sucre à l'acide lactique : le travail des biologistes

À la base de fabrication de ce polymère, du sucre. À côté de l'unité pilote de PLA, sur les bords de l'Escaut, se trouve l'usine historique du groupe Galactic où ont lieu les premières étapes de la fabrication. Galactic transforme le saccharose, extrait de betterave ou de canne à sucre, en acide lactique. Utilisé comme conservateur en agroalimentaire, comme exfoliant en cosmétique ou encore comme nettoyant de circuits électroniques, sa transformation en PLA ouvre des débouchées prometteurs à l'entreprise. « L'acide lactique reste un marché de spécialité, se lancer dans le PLA nous amène de nouveaux clients », explique Philippe Coszach. Tout démarre dans des fermenteurs, des cuves fermées de plusieurs mètres de haut. À l'intérieur, des milliards de bactéries digèrent le sucre. Quelques minutes suffisent à ces micro-organismes pour obtenir une concentration de l'ordre de 10 à 30 % d'acide lactique dans le milieu liquide.

Les biologistes de Galactic ont criblé des milliers de souches avant de les sélectionner pour leurs rendements et leurs performances industrielles. « Ce sont des bactéries qui viennent du monde entier. Nous devons évaluer leurs capacités de fermentation et leurs résistances aux conditions difficiles qui existent dans un fermenteur industriel pour choisir les meilleures d'entre elles », explique Philippe Coszach. Dernière trouvaille, bien gardée, de l'industriel : « une bactérie, capable de fabriquer de l'acide lactique de forme D ». En effet, une même molécule peut prendre deux formes différentes, D et L. En cas de fabrication par voie chimique, les deux types apparaissent, mais, lors de la synthèse microbienne, souvent seules des molécules de type L sont fabriquées. « C'est extrêmement rare et difficile de trouver dans la nature ce genre de souches, performantes à l'échelle industrielle. Cela nous sera très utile pour améliorer notre PLA à l'avenir, le rendre plus résistant aux hautes températures par exemple », précise Philippe Coszach.

De l'acide lactique au PLA : une affaire de chimistes

Une fois l'acide lactique obtenu, il est transféré dans l'unité pilote Futerro. Et là, plus question de biotechnologies, on entre dans le domaine de compétence des chimistes. « S'associer avec Total, c'était mettre toutes les chances de notre côté pour développer notre PLA. Nous avons la matière première, ils connaissent le métier. » Comme le souligne l'ingénieur, « cela faisait trente ans qu'aucun nouveau polymère n'était arrivé sur le marché, forcément Total était intéressé. » Pour transformer l'acide lactique en PLA, Futerro a choisi de procéder en deux étapes. « Il existe une possibilité de passer de l'acide lactique au PLA directement mais cela implique, pour avoir un matériau intéressant d'un point de vue mécanique, d'utiliser des solvants, ce qui irait à l'encontre d'un raisonnement "chimie verte". »

La solution retenue par Futerro consiste à cycliser l'acide lactique en lactide avant de le polymériser et d'obtenir ainsi un PLA de masse moléculaire élevée. « Plus il a une masse moléculaire importante, plus ses propriétés mécaniques seront intéressantes », souligne Philippe Coszach. Le polymère obtenu à cette étape n'est pas translucide : « il est sous sa forme amorphe, et n'est pas utilisable par les industriels car il ne supporterait pas les températures des extrudeuses. »

Une étape de séchage plus tard, le voilà transparent et cristallin, « et parfaitement transformable, comme n'importe quel plastique ». L'usine d'Escanaffles est avant tout un pilote mais ses capacités de productions (1 500 tonnes par an) en font presque une petite usine, capable une fois la période de rodage terminée de produire de plus grandes quantités. Mais ce n'est pas l'objectif premier de la société. « Le but de cette unité, c'est avant tout de montrer que, oui, nous sommes capables de développer la technologie pour produire un plastique de très bonne qualité, utilisable dans une multitude d'applications », s'enthousiasme Philippe Coszach. Car en plus des utilisations de « commodités » : barquettes, films alimentaires, etc., les ingénieurs de Futerro travaillent à rendre ce PLA non biodégradable pour des pièces automobiles, vêtements... « Le PLA est un polymère qui a de très nombreuses qualités. On vient à peine de le découvrir ! C'est encore un bébé qu'il faut que l'on amène à l'âge adulte », plaisante Philippe Coszach. À l'étage, derrière plusieurs écrans d'ordinateurs, les ingénieurs contrôlent les paramètres en jetant un oeil à travers la vitre des appareillages. « Tout le contrôle se fait d'ici », sur les ordinateurs s'affichent les différentes étapes du process. Pression, température, débit... Pour Futerro, tous les indicateurs sont au vert.

FUTERRO

Joint-venture à parité égale entre le producteur d'acide lactique Galactic et le chimiste Total Petrochemicals - Créée en 2008 - Usine pilote à Escanaffles, en Belgique, inaugurée en avril 2010 - Fabrique du plastique PLA à partir du sucre - Capacité : 1 500 tonnes par an - Investissement : 15 millions d'euros

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