le projet SUR3D, coordonné par l'association INNOVER avec la participation deOIMO Bioplastiques, la Fondation Eurêcat, la Fondation Institut Catalan de Cork (ICSuro) et le Cluster MAV, a développé un nouveau matériau biodégradable à partir de bouchons usagés. Il s'agit d'un projet qui a été approuvé par le ministère de l'Industrie, du Commerce et du Tourisme (MINCOTUR) dans le cadre de l'appel aux Associations d'Entreprises Innovantes (AEI) 2022. Le projet dispose d'un budget de 173 458 euros.

Actuellement, environ 4 000 tonnes de bouchons sont utilisées en Espagne. Les bouchons en liège sont largement utilisés par les caves pour leurs propriétés œnologiques et leur durabilité environnementale et sociale, contrairement aux bouchons en plastique et à vis. Bien que la poussière de liège générée lors du processus de production de ces bouchons puisse être considérée comme un déchet, elle peut être utilisée principalement pour la production d’énergie.

Le projet SUR3D, développé entre août 2022 et avril 2023, a utilisé ces déchets pour obtenir un nouveau matériau à haute valeur ajoutée qui ouvrira un nouveau champ de marché et deviendra un exemple clair de l'application d'un modèle d'économie circulaire et de bioéconomie.

Dans ce projet, la société OIMO s'est chargée de développer une nouvelle formulation bioplastique adaptée à l'impression 3D avec une base granulée de liège obtenue à partir de bouchons usagés. Le polymère développé par OIMO est biosourcé dans un pourcentage plus élevé que le 80% et le 100% biodégradable dans des conditions naturelles. Cet aspect le distingue des autres biopolymères du marché, comme le PLA, l'un des biomatériaux les plus populaires dans l'impression 3D en raison de son coût et de sa facilité d'impression, puisqu'il s'agit d'un matériau biodégradable dans le domaine industriel mais pas dans des conditions naturelles.

Le liège, quant à lui, est un matériau naturel, renouvelable et biodégradable doté d’une combinaison de propriétés qui le rendent unique et polyvalent. Ces propriétés comprennent une faible densité, une haute résistance mécanique et au feu et une faible conductivité thermique et électrique, en plus d'être un bon isolant thermique et acoustique et de posséder une grande élasticité.

Parties du processus

• Dans le cadre de ce projet, il était prévu d'adapter la formulation du polymère OIMO en incorporant du liège pour obtenir un nouveau biomatériau pour l'impression 3D intégrant les multiples propriétés du liège (Figure 1).

• Figure 1. De gauche à droite : sous-produits du liège (3 types de poussières) expédiés, composé de matériau OIMO, de poudre de liège et de tubes à essai.
  • ICSuro a apporté ses connaissances et son expérience dans les utilisations du liège en se chargeant d'obtenir des granulés de liège à partir de bouchons usagés présentant les caractéristiques souhaitées pour être utilisés comme matière première pour former un composé pour un filament 3D (Figure 2).

• Figure 2. Détermination de la densité apparente des échantillons, selon le protocole basé sur la norme ISO 2067. Source : ICSuro.
  • La production du biomatériau à base de liège a été réalisée à travers le processus de composition. Après avoir corrigé certains problèmes survenus, le composé avec charge de liège (Figure 3).

• Figure 3. Grain obtenu par l'OIMO grâce au processus de composition. A gauche, matériel déchargé. A droite, matière avec liège.
  • Une fois le grain obtenu, la Fondation Eurecat s'est chargée d'étudier l'imprimabilité des matériaux avec et sans liège, et de déterminer les paramètres optimaux d'utilisation, et ainsi de pouvoir les comparer (Figure 4).

• Figure 4. Tests de température d'extrusion pour le matériau OIMO.
  • En réalisant les tests d'imprimabilité, il a été vérifié que le nouveau biomatériau développé dans le projet SUR3D est compatible avec la technologie de fabrication additive par extrusion. Enfin, des éprouvettes ont été constituées du matériau chargé de liège et sans charge, pour une caractérisation mécanique et thermique (Figure 5 et 6).

• Figure 5. À gauche, test d'écoulement pour le matériau OIMO + liège. A droite, éprouvettes de caractérisation mécanique réalisées avec le matériau OIMO + liège.

• Figure 6. A gauche, tubes à essai pour la caractérisation thermique du matériau OIMO. A droite, éprouvettes pour la caractérisation thermique du matériau liège OIMO +.

Rivaliser avec le plastique 

Le nouveau biomatériau présente des propriétés physiques similaires à celles du liège, telles qu'une faible conductivité thermique, et maintient la biodégradabilité naturelle du polymère. En revanche, l'incorporation du liège dans la formulation a permis d'obtenir un composé pour l'impression 3D avec des propriétés mécaniques supérieures au polymère sans liège.

Par conséquent, les propriétés améliorées de ce nouveau biomatériau peuvent apporter une grande polyvalence en termes de technologies d’impression 3D et concurrencer directement d’autres produits à base de plastique ayant un plus grand impact environnemental.

Dans les mois à venir, le consortium décidera de la manière de poursuivre le projet. Principalement, les étapes suivantes reposeront sur la recherche d'applications du nouveau biomatériau liées à l'isolation thermique et sur l'optimisation de la formulation de composé pour une utilisation dans d'autres processus, tels que l'injection.