De la cellulose et de la céramique pour remplacer le plastique
Piloté par deux laboratoires grenoblois, le projet Hanabi cherche à développer un matériau hybride résistant à l’eau, imperméable aux gaz, souple et biodégradable.
Combiner les avantages du papier et de la céramique pour garder le meilleur des deux univers : tel est l’objectif du projet Hanabi mené par le laboratoire de science et ingénierie des matériaux et procédés (Simap) – commun au CNRS, à l’Institut polytechnique de Grenoble (Grenoble INP) et l’université Grenoble Alpes (UGA) – et le laboratoire Génie des procédés papetiers (LGP2) – unité mixte du CNRS et de Grenoble INP – pour trouver une solution alternative aux emballages plastique et répondre à l’enjeu de la réduction des déchets. Des chercheurs de Grenoble INP ont réussi à coupler deux technologies issues de deux mondes réputés incompatibles. Le premier de ces matériaux est la cellulose, étudiée au LGP2. « Si le papier présente des avantages de flexibilité, de biodégradabilité et d’imprimabilité, il a l’inconvénient de laisser passer l’eau et les gaz, explique Erwan Gicquel, post-doctorant au LGP2, qui travaille sur le projet avec Frédéric Mercier, chercheur au Simap. A l’opposé se trouvent les céramiques, étudiées au Simap, qui peuvent être imperméables aux gaz et à l’eau, mais peu flexibles. » Dans le cadre d’un projet financé dès 2018 par les laboratoires d’excellence (labex) sur les matériaux architecturés multifonctionnels (Cemam) et ingénierie de la complexité au service de l’innovation technologique Tec21, les deux scientifiques ont développé un matériau hybride, composé à 99% de cellulose, d’oxyde d’aluminium (Al2O3) et de dioxyde de titane (TiO2) : un film d’alumine de moins de 0,04 µm recouvre une ou les deux faces du substrat cellulosique. Frédéric Mercier explique qu’« il présente les avantages du plastique par sa résistance à l’eau et son imperméabilité aux gaz, tout en conservant les propriétés de flexibilité et d’imprimabilité du papier ». Sa porosité est supérieure à 99%, son étanchéité mécanique est accrue et ses propriétés incluent l’ignifugation.
Start-up
Plusieurs brevets sont en cours de dépôt pour protéger la technique de couplage de la cellulose et de la céramique – liée à une innovation dans la disposition du film céramique –, et prévoir le passage à grande échelle et à bas coût. Un projet de start-up baptisé Hanabi est en phase de maturation à la société d’accélération du transfert de technologies (SATT) Linksium, et devrait être finalisé à l’automne 2021. En attendant, les chercheurs indiquent que quelques industriels de l’agro-alimentaire ont déjà manifesté leur intérêt pour ce produit, afin de remplacer les étiquettes de vin par exemple. Mais le « zéro plastique » Hanabi cible également d’autres marchés, tels que le packaging et le bâtiment, où il pourrait être mis en œuvre dans les isolants, où la cellulose apporterait sa flexibilité et sa légèreté.
