Gros plan sur des gouttes d'eau sur une surface textile hydrophobe et oléophobe, illustrant l'objectif du projet de recherche industrielle BIOSUPHYOL sur les revêtements biosourcés et sans PFAS.

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BIOSUPHYOL | Revêtements biosourcés et sans PFAS

Financé par

Coatings SUPerHYdrophobes et OLéophobes BIOsourcés: des alternatives sûres et circulaires pour le papier et les textiles

L’ambition première du projet de recherche BIOSUPHYOL est de créer des Coatings superhydrophobes et oléophobes exempts de composants PFAS. Entre autres applications, l’accent sera d’abord mis sur le papier et les textiles, sources majeures de rejets de PFAS. L’Coating associe des composants biosourcés à faible énergie et des microfibres cellulosiques pour acquérir les propriétés souhaitées. Une étape de réticulation supplémentaire sera ajoutée pour les applications pérennes (par exemple résistance élevée à l’abrasion et/ou au lavage). Les matériaux ainsi conçus seront sans danger et satisferont aux réglementations futures. Leur valeur ajoutée circulaire résultera de l’amélioration de leur recyclabilité et de leur potentiel de réutilisation.

Contexte

Les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) composent une classe réunissant plusieurs milliers de substances ayant quelques propriétés très spécifiques, entre autres la capacité d’abaisser sensiblement le seuil hydrophobe et lipophobe, l’ininflammabilité, une excellente stabilité et une faible réactivité.

Certaines de ces propriétés ou combinaisons de propriétés sont propres à plusieurs groupes spécifiques de PFAS, ce qui les rend particulièrement adaptées à une gamme étendue d'applications, par exemple dans l’industrie électronique, le textile, les agents antimoussants, le papier, l’emballage, l’enduction et les mousses d’extinction. Mais la toxicité inhérente à ces substances (cancérigènes, etc.) est d’autant plus amplifiée par leur stabilité élevée, ce qui se traduit par une rémanence de longue durée dans l’environnement. Il est dès lors impératif que leur utilisation soit réduite d’urgence à un minimum absolu.

Objectif et résultats

Ce projet propose une recherche portant sur l’usage de microfibres cellulosiques (CMF) biosourcées, greffées en surface et combinées à des composés non toxiques/non rémanents à faible énergie de surface, avec un objectif initial de 80 à 100 % de contenu biosourcé. Ces composés, qui comprennent notamment des acides gras et des protéines hydrophobes, sont conçus pour être utilisés comme Coatings mécaniquement durables aux fonctionnalités mixtes, combinant par exemple la superhydrophobicité et l’oléophobicité.

Ces composés sont formulés de prime abord pour un usage dans l’industrie textile et le papier d’emballage. Ces matériaux et méthodologies devraient également pouvoir être transférés à d'autres matières, comme les métaux, l’acier, le verre et le bois. Les structures modifiées des CMF (ou de leur combinaison) ont la capacité unique de combiner des caractéristiques superhydrophobes et oléophobes dans un même revêtement, en fonction du matériau choisi et des procédés d’application. Ce résultat peut être obtenu en contrôlant la chimie et la topographie de la surface (c’est-à-dire sa rugosité ou sa texturation contrôlée).

L’objectif final du projet BIOSUPHYOL vise à mettre à disposition une plateforme de matériaux à base de CMF et de systèmes d’Coatings protecteurs qui remplaceront les PFAS au niveau TRL 3. Tout au long du projet, nous mettrons en place une évaluation de type Safe & Sustainable by Design afin de garantir que la solution ne causera pas un préjudice significatif à l’environnement (conformément au principe européen DNSH) et ne sera pas toxique en cas d’exposition humaine et environnementale.

Approche

©Sirris

Groupe cible

L’objectif de ce projet est de développer des alternatives aux PFAS pour les Coatings de protection destinés aux secteurs suivants :

les papeteries constituent une source majeure de PFAS. Des alternatives s’imposent pour les emballages en papier et en carton revêtus d’Coatings hydrofuges et oléofuges (boîtes à pizza, emballages en papier pour la restauration rapide, gobelets en papier, emballages de pain...) ;
l’usage de ces matières dans l’industrie textile offre des propriétés d’hydrophobicité et d’oléophobicité, de résistance aux taches et d’ignifugation (entre autres vêtements de protection) ;
la méthodologie développée sera transférée à d’autres secteurs impliquant de multiples substrats. Lorsqu’elle aura été adaptée pour les métaux, l’acier, le verre ou le bois, cette technologie pourra être mise en œuvre pour des applications dans le bâtiment et l’industrie de la construction. On pourra ainsi compter sur des propriétés autonettoyantes et de résistance au vieillissement, des effets anticorrosion, une résistance aux produits chimiques et davantage de stabilité face aux intempéries.

Le remplacement des PFAS dans les emballages en papier et les textiles reste toutefois la priorité. Ces produits entrent directement en contact avec les consommateurs et les PFAS risquent d’être libérés dans l’environnement lors de leur utilisation et/ou au terme du cycle de vie du produit.