Dossier Tensioactifs biosourcés

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N°

JUIN 2013

PEINTURES BIOSOURCÉES

STRATÉGIE

À quelle certification

DuPont Tate&Lyle

se vouer?

se déploie sur le marché du bio-PDO

FORMULATION

Natureplast,

expert des bioplastiques

JEUNE SOCIÉTÉ INNOVANTE

Ecomeris combine biopolymères et minéraux

Dossier TENSIOACTIFS BIOSOURCÉS Augmenter le spectre des applications

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Dossier TENSIOACTIFS BIOSOURCÉS

© BASF

Augmenter le spectre des applications

Malgré leur fort potentiel, les tensioactifs biosourcés peinent à remplacer leurs équivalents d’origine fossile.

Différence de prix et spectre d’applications plus étroit expliquent notamment cet écart.

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ur le secteur en plein essor de la chimie verte, les tensioactifs biosourcés occupent déjà une part importante et pourraient jouir d’un fort potentiel de croissance. On les retrouve en effet partout, de la cosmétique aux détergents en passant par les produits phytosanitaires. Ainsi, selon une étude de l’Ademe réalisée en 2012, sur le marché mondial des tensioactifs estimé à 11 millions de tonnes, près de 30% peuvent être considérés

S

comme biosourcés. Un bon résultat qu’il convient toutefois de nuancer. Car en l’absence de définition commune (voir interview), les surfactants peuvent être classés comme biosourcés dès lors qu’une de leurs deux parties l’est. Or, les tensioactifs 100% biosourcés, composés d’une partie hydrophile et une partie lipophile toutes deux d’origine végétale, restent eux à la marge, autour de 5 à 10% des volumes totaux. Et malgré les efforts des industriels, leur pénétration du marché peine

LA DÉTERGENCE UTILISE DE GROS VOLUMES DE DÉTERGENTS.

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visée», complète Alain Milius, directeur des affaires scientifiques et réglementaires chez Seppic. En effet, la longueur de la chaîne carbonée de cette partie hydrophile contribue à déterminer les propriétés finales du tensioactif: si elle est courte, le produit sera davantage solvant, si elle est longue, il possèdera une propriété émulsionnante. Pionnier des tensioactifs biosourcés avec ses gammes Montanov et Oramix dans les années 80, Seppic commercialise aujourd’hui une gamme complète sur base glucose, à partir d’amidon de blé ou de pomme de terre. En collaboration avec l’Institut national du papier, la filiale d’Air Liquide poursuit également un projet de recherche visant à produire des tensioactifs issus des sucres présents dans l’hémicellulose de bois, sous-produit de la fabrication de pate à papier. Un projet qui pourrait aboutir à un horizon de trois à cinq ans.

De son côté, BASF commercialise notamment sous la marque Plantacare des alkyl polyglucosides, tensioactifs non ioniques 100% biosourcés à base d’alcools gras et d’huile de coco, utilisés dans les produits cosmétiques.

«Nous cherchons en permanence à élargir nos approvisionnements en matières premières d’origine renouvelable. Les proportions que nous introduisons dans nos produits dépendent de différents facteurs, comme l’écologie, les aspects sociaux, la disponibilité ou encore la compétitivité», souligne le groupe qui a racheté en 2010 le Français Cognis.

Cédric Ernenwein, responsable R&D chez Wheatoleo, en est également persuadé : le modèle économique reste

QUELLES MATIÈRES PREMIÈRES VÉGÉTALES? ■ Pour la partie lipophile: alcools gras, esters méthyliques, acides gras issus d’oléagineux (coco, palme, colza, tournesol…) ou de bois

à décoller. «Il y a malheureusement peu d’offres en 100 % biosourcés et peu de nouveaux produits », confirme Julien Mathiot, qui a fondé il y a deux ans l’entreprise Sodipro, spécialisée dans la formulation de soions de détergence 100 % biosourcées, dont les produits sont contrôlés par le label Ecocert.

Pourtant, l’histoire de ces surfactants biosourcés remonte à 3000 ans avant notre ère, avec l’apparition des premiers savons, sels d’acides gras dérivés de l’huile d’olive. Mais avec l’avènement du pétrole et de la chimie, ils ont progressivement été évincés au profit de substances comme les dérivés de l’oxyde d’éthylène ou les alkylbenzènes sulfonates linéaires (LABS) très efficaces et à bas coûts. « Les recherches sur les tensioactifs biosourcés, avec les premiers alkylpolyglucoside et sucroglycérides, datent de plus de trente ans, souligne Yvon le Henaff, directeur général d’ARD (Agro-industrie recherches et développements), à Bazancourt-Pomacle. Pour autant, ils n’ont pas encore réussi à substituer tous les tensioactifs chimiques».

Par l’intermédiaire de ses deux filiales Wheatoleo et Soliance, ARD commercialise des tensioactifs 100% biosourcés dans la cosmétique et la détergence.

«Ce qu’il nous manque, c’est la palette d’applications offerte par la pétrochimie, celles notamment apportées par l’oxyde d’éthylène pour la partie hydrophile, qui permet de régler l’hydrophilie des tensioactifs selon la fonction

LE POUVOIR MOUSSANT EST L’UNE DES CARACTÉRISTIQUES DES TENSIOACTIFS.

L’AMIDON DE BLÉ PARTICIPE À LA PARTIE HYDROPHILE ET LES OLÉAGINEUX À LA PARTIE LIPOPHILE.

primordial dans le potentiel de remplacement des tensioactifs biosourcés.

«Il faut que nous arrivions aux mêmes niveaux de prix que les tensioactifs d’origine fossile», indique-t-il. Un postulat particulièrement vrai pour le marché de la détergence. En effet, bien que sensibilisés à l’impact environnemental de leurs produits pour la faune et la flore, les grands lessiviers tels que Henkel ou Procter et Gamble le savent bien: le prix fera la différence pour le consommateur. Et sur un marché de volumes comme celui des lessives, où les marges sont faibles, des différences de prix de l’ordre de 5 à 20 % ne sont pas acceptables. Dans la cosmétique, si le constat est le même pour les shampoings et gels douche, le secteur du luxe, où les marges sont beaucoup plus importantes, a plus de latitude, car l’argument écologique fait également le poids. Débuter par des marchés de

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© Syngenta

■ Pour la partie hydrophile: glucose et polyols issus de l’industrie de l’amidon (blé, maïs, pomme de terre), saccharose issu de betterave, xylose issu du bois, oligopeptides et acides aminés issus de l’industrie céréalière.

© BASF

[TENSIOACTIFS BIOSOURCÉS] Dossier

FormuleVerte - N°14 - Juin 2013

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Dossier [TENSIOACTIFS BIOSOURCÉS] © Stepan

3 QUESTIONS ÀI

Un processus de normalisation d’ici 2015 Qu’est-ce qu’un tensioactif biosourcé? Du 100% fossile au 100% biosourcé, toute une gamme de surfactants existe et il reste difficile de déterminer à partir de quand on peut parler de surfactant provenant de la biomasse (végétale, animale, marine, éventuellement minérale). Un flou pour les producteurs, les utilisateurs mais aussi les consommateurs. C’est pourquoi la Commission européenne a mandaté le Comité européen de normalisation (CEN) afin d’énoncer une définition et d’élaborer une série de normes ou de spécifications concernant les tensioactifs.

Le président du Comité CEN/TC-276 sur les tensioactifs, Christophe Séné de Stepan Europe, nous détaille l’avancée des travaux.

Christophe Séné

Où en êtes-vous de la définition, tant attendue, d’un biosurfactant?

Christophe Séné: À l’heure actuelle, il n’existe en effet aucune norme qui définisse au niveau Président du Comité européen de européen ce qu’est un surfactant biosourcé. normalisation Nous avons donc défini quatre axes de réflexion (CEN/TC-276) et de Stepan Europe qui vont nous permettre d’aboutir à cette future définition unanime. Pour cela a été choisie une approche multicritère et non basée sur le seul fait que le tensioactif intègrera une partie d’origine biomassique.

Par ailleurs, nous n’avons pas vocation à réinventer la roue.

Nous cherchons donc au maximum de nous appuyer sur des normes existantes ou les préconisations du comité horizontal CEN/TC-411 sur les produits biosourcés.

Le premier de ces axes de réflexion sera bien sûr que le surfactant ait une origine biosourcée, végétale ou animale, en incluant également les modes de fabrication basée sur la chimie ou les biotechnologies. Il nous faudra fixer le seuil à partir duquel un produit devient biosourcé.

Il est entendu qu’un surfactant ne peut pas toujours être fabriqué à partir de 100% de matière première issue de la biomasse. Il nécessite un composant, qui est pour l’heure principalement d’origine fossile.

Le deuxième axe concerne l’aspect toxicologique et écotoxicologique, à savoir l’innocuité pour la santé et l’environnement. Selon nous, les travaux dans le cadre de Reach sont suffisamment ambitieux et le comité s’appuiera donc sur les valeurs fixées dans ce cadre. Nous intègrerons également une approche par analyse de cycle de vie, car qui dit chimie verte ne dit pas chimie parfaite. Pour cela, un projet est en cours depuis deux ans afin de déterminer les principaux critères (consommations d’eau et d’énergie, émission de CO2…) permettant de déterminer l’impact de la production des grandes familles de surfactants, une quinzaine au total. L’aspect sociétal est également important et sur la base des réflexions de l’Organisation internationale du travail ou d’autres organismes, nous pourrons intégrer des critères portant sur les conditions de production de certaines matières premières (conditions de travail, confiscation des terres des paysans…).

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Quel sera ce seuil?

C.S.: Il n’est pas encore défini, mais il faudra assurément qu’il soit suffisamment ambitieux pour qu’il parle aux consommateurs – 2% par exemple n’aurait aucun impact – mais aussi suffisamment réaliste pour qu’il concerne une grande partie des familles de biosurfactants.

D’ailleurs, plus généralement, la Commission ne souhaite pas une définition et des critères trop élitistes.

Cette normalisation doit avoir un impact significatif sur le développement du marché, et pour cela il faut qu’une partie des surfactants commercialisés, souvent incontournables pour assurer une bonne efficacité aux consommateurs, soient labellisés. Quitte à ce que ces critères soient évolutifs, dans le cadre d’une amélioration continue. Pour cette raison, le fait que le comité soit constitué d’acteurs de la production et de l’utilisation (les lessiviers par exemple) est une bonne chose.

Les premiers connaissent bien leurs produits et leurs caractéristiques tandis que les seconds connaissent bien le marché et le consommateur final.

Quelle est l’échéance pour vos travaux?

C.S.: À l’heure actuelle, nous n’avons pas encore déterminé l’outil le plus adapté, entre des normes, des rapports ou des spécifications. Par exemple, des rapports sont plus explicatifs et conviendraient aux chapitres sur Reach ou sur l’analyse du cycle de vie.

Des normes conviendraient en revanche mieux à la fixation des seuils. Quoi qu’il en soit, nous devrions aboutir à un résultat en 2015. L’idée finale de la Commission européenne est de favoriser la progression du biosourcé, en laissant le marché libre et sans rendre les choses obligatoires. À ce titre, les écolabels privés européens ou nationaux qui existent aujourd’hui devraient trouver leur place au côté de la normalisation.

Nous ne sommes pas en concurrence. Ils portent sur le produit final, nous sur les surfactants.

Nous nous placerons donc en amont. ■

PROPOS RECUEILLIS PAR GWÉNAËLLE DEBOUTTE

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© L’Oréal

[TENSIOACTIFS BIOSOURCÉS] Dossier niche, comme les produits phytosanitaires, peut donc être une stratégie d’implantation.

Valoriser les ressources locales Avec l’ambition de s’aligner en termes de compétitivité, Wheatoleo produit sur l’unité de démonstration industrielle d’ARD deux gammes de tensioactifs biosourcés pour la détergence. La première, baptisée APP pour alkyl-polypentoside comporte une partie polaire à base de pentoses C5 obtenus après hydrolyse des hémicelluloses, tels que les pailles de céréales, le son de blé ou les résidus de bois et une partie apolaire, à base d’alcools gras, notamment des huiles de fusel, sous-produit de la production d’éthanol. L’entreprise projette de multiplier par dix sa production actuelle dans les prochaines années. « Pour ces tensioactifs non ioniques aux propriétés hydrotropes, dégraissantes et moussantes, nous faisons appel à des matières premières 100% d’origine végétale et toute ou partie disponibles au niveau régional. Il est destiné à des marchés très compétitif comme les liquides vaisselles, sprays dégraissants, insiste Cédric Ernenwein.

Mais pour des chaînes plus longues, il faut se tourner vers des alcools gras d’origine exotique, comme l’huile de coprah, l’huile de palme ou de noix de coco ».

C’est pourquoi Whealoeo utilise les biotechnologies pour valoriser d’autres matières premières locales, comme les sucres et huiles de colza. Par fermentation des acides gras d’huile de colza

LA COSMÉTIQUE EST UN MARCHÉ SENSIBLE AUX INGRÉDIENTS RENOUVELABLES.

et des sucres avec la souche bactérienne Candida Bombicola, il obtient des sophorolipides non moussant, commercialisés sous la gamme Sophoclean.

«Pour contourner la difficulté du surcoût, nous envisageons également une autre stratégie, celle du ratio efficacité/ prix. Par exemple, avec nos alkylpolypentosides qui sont très performants, un dosage inférieur permet d’atteindre la même action », souligne Yvon le Henaff. Pour autant, ce n’est pas valable pour tous les tensioactifs biosourcés qui pâtissent encore d’une disponibilité insuffisante, en compa-

DIFFÉRENTS TENSIOACTIFS, POUR DIFFÉRENTS USAGES Ce sont des molécules composées d’une partie hydrophile et d’une partie lipophile et hydrophobe, qui vont se placer aux interfaces pour abaisser la tension de surface.

Les tensioactifs sont classés suivant la nature de leur tête polaire.

Ils peuvent être: ■ Anioniques (charge négative: carboxylates RCOO- ; sulfonates RSO3- ; sulfates SO42- ) ■ Cationiques (charge positive: amines R3NH+ ; ammoniums quaternaires R4N+ )

■ Amphotères (fonction anionique et cationique: bétaïnes, phospholipides) ■ Non ioniques (éthoxylats, polyols) La longueur de la chaîne carbonée de la partie hydrophile contribue à déterminer les propriétés finales du tensioactif: ■ C4-C6: solubilisant ■ C6-C10: mouillant détergent ■ C10-C16: moussant détergent ■ C16-C22: émulsionnant

raison avec leurs homologues pétrochimiques. Par ailleurs, la formulation d’un détergent ou d’une lessive est complexe et se compose de plusieurs tensioactifs, complétés par des additifs. Or, c’est bien souvent le cotensioactif, aussi appelé tensioactif secondaire, qui est plus facilement substitué par un surfactant d’origine végétal. Dans la majeure partie des cas, le tensioactif principal reste dérivé de la pétrochimie.

«L’ARD participe donc à des programmes de recherche, encore au stade laboratoire, afin de pouvoir remplacer les tensioactifs principaux, tels que les anioniques, par des dérivés issus du végétal, notamment à l’aide d’acide succinique obtenu par fermentation à partir de végétal. Des demandes de brevet ont été déposés pour cela», indique Cédric Ernenwein.

Enfin, il est probable également qu’une meilleure définition des tensioactifs biosourcés, basée sur une normalisation en cours, permettra de donner une nouvelle dynamique au marché. Cela aura au moins le mérite d’attirer l’attention des consommateurs sur ces molécules plus respectueuses pour l’environnement. ■ GWÉNAËLLE DEBOUTTE FormuleVerte - N°14 - Juin 2013

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