Accueil

Plan | Recherche

Technique | Liens | Actualités | Formation | Emploi | Forums | Base

			MÉMOIRE			Cerig

Les pâtes marchandes de fibres vierges de bois
		Lucile MONGIATTI, Romain DUNEAU, Philippe MARTINEZ Élèves Ingénieurs 2e année Mai 2006 Mis en ligne - Octobre 2006		Plan   I - Introduction II - Marché mondial des pâtes marchandes III - Analyse technico-économique IV - Les perspectives du marché V - Conclusion VI - Bibliographie et webographie VII - Liste des sites des fabricants de pâtes
		Précédent Liste Thèmes Suivant

I - Introduction

La pâte à papier est la matière première de tout papetier, elle peut être directement fabriquée dans l'usine de papier (dite usine intégrée) ou bien elle peut être vendue par des usines fabricant seulement de la pâte ou ayant un excès de pâte pour leur propre production de papier. Ces pâtes vendues sont appelées des pâtes marchandes.
Il existe donc un grand nombre de pâte marchande, autant que de pâtes fabriquées. Les pâtes sont caractérisées par les fibres utilisées (bois ou plantes annuelles, vierges ou recyclées) et par le procédé de fabrication (mécanique, chimique…).

Ce sujet étant très vaste, il a été restreint aux fibres de bois car les plantes annuelles sont en développement et elles ne représentent pour l'instant que 10% de la production mondiale de pâte marchande. De plus, l'étude a été ciblée sur les fibres vierges car les pâtes fabriquées à base de fibres cellulosiques recyclées ne sont pas destinées aux mêmes utilisations et transformations. L'étude de veille technologique présentée dans ce rapport se limitera donc aux pâtes marchandes de fibres vierges de bois.

Sur le plan économique, la pâte à papier est un secteur en difficulté, à cause de la stabilisation de la demande et l'augmentation de l'offre. En effet, les ventes de pâte marchande ont augmenté de seulement 2% entre 2000 et 2004. Alors que la capacité de production mondiale a fortement augmenté ces dernières années avec les nombreux projets de construction d'usines, surtout en Amérique du Sud et en Asie du Sud-Est. En 2005, de nouvelles unités ont d'ailleurs démarré augmentant de 3 millions de tonnes la capacité de production.
L'analyse présentée dans ce rapport repose sur le marché mondial de pâte marchande de fibres vierges de bois comprenant les types de pâte existants, les chiffres-clés de la production mondiale et l'évolution du prix des pâtes. Elle fera le point sur la situation économique de la pâte,  les acteurs en présence sur ce marché (fournisseurs de bois, clients, etc) ainsi que sur ses caractéristiques (forces, faiblesses, etc). Enfin, les perspectives de ce marché seront aborder au cours de scénarios proposant trois types d'avenir possible pour la pâte à papier.

II - Etat du marché mondial des pâtes marchandes de fibres de bois vierges
 

II-1 - Les types de pâtes

Les pâtes à papier peuvent être classées selon plusieurs caractéristiques :

• Le procédé de fabrication de la pâte
• Le type de bois utilisé : bois dur (feuillu) ou tendre (résineux)
• Le blanchiment de la pâte

II-2 - Les procédés de fabrication

Il existe trois principaux types de pâtes sur le plan du procédé :

• La pâte mécanique
• La pâte chimique
• La pâte mi-chimique

1. La pâte mécanique

Elle est obtenue en râpant le bois à l’aide d‘immenses meules appelées défibreurs, qui arrachent les fibres ou les paquets de fibres. Lorsque les copeaux de bois sont raffinés, et que ce raffinage s’effectue en présence de vapeur à température et pression élevées, les caractéristiques de la pâte obtenue sont différentes : il s’agit alors de pâte thermomécanique (TMP). Si, en plus de la vapeur, on introduit des agents chimiques, on obtient de la pâte chimico-thermo-mécanique (CTMP). La pâte mécanique est essentiellement destinée à la fabrication de produits nécessitant moins de résistance, tels le papier journal, certains papiers de presse magazine et certains cartons.

2. La pâte chimique

Elle est fabriquée en faisant cuire le bois à haute température dans des lessiveurs en présence de produits chimiques, pour dissoudre la lignine et libérer les fibres. Les pâtes chimiques sont utilisées pour la fabrication de papiers qui offrent une grande résistance mécanique. On pense notamment à la pâte “ kraft ” (ou “ pâte au sulfate ”), aux pâtes nécessaires à la fabrication des papiers d’impression et d’écriture, des papiers à usages sanitaires et domestiques et de certains papiers et cartons d’emballage.

Parmi les pâtes chimiques, la pâte "fluff" est une pâte de bois spécifiquement destinée à constituer le matelas absorbant des couches-bébés, des protections pour personnes incontinentes, et des protections féminines externes. A la différence des pâtes précédemment présentées, la pâte fluff ne sera pas transformée en feuille ; c’est une matière première qui subit un défibrage avant d’être associée à d’autres matériaux (plastique, non-tissé, produits rétenteurs, élastiques, colles, ...) pour former un produit d’hygiène absorbant.

3. La pâte mi-chimique

Elle provient de bois ayant subi un traitement chimique modéré, complété par un traitement mécanique. Cette pâte, à très haut rendement, a des propriétés intermédiaires entre les pâtes mécaniques et chimiques.

4. Les appelations

Tous ces types de pâtes sont répertoriées dans la langage papetier sous différentes abréviations.

Ces abréviations sont, par ailleurs précédées, d'un B lorsque les pâtes sont blanchies et d'un S ou un H pour indiquer l'essence du bois -S pour softwood (résineux) et H pour hardwood (feuillus)-.
On différencie, de plus, les arbres provenant de l'hémisphère nord par un N et de l'hémisphère sud en rajoutant cette lettre devant. Par exemple la pâte NBHK, correspond à de la pâte kraft blanchie de feuillus du nord.

II-3 - Les types de bois et d'essence

Les propriétés de la pâte dépendent beaucoup du type de bois :

• feuillu
• résineux

Le bois feuillu possède des fibres courtes (~1mm) et donne de bonnes propriétés optiques (opacité) et d'état de surface (douceur, lissé) aux papiers.
Le résineux a des fibres longues (~3mm) et est responsable de la bonne résistance mécanique des papiers.
On s'intéresse aussi aux différentes essences de bois, car les fibres issues de ses essences ont leurs propres caractéristiques morphologiques. L'utilisation d'une essence dépend surtout de la zone géographique de production de la pâte.

Par exemple, en France, les forêts de pins des landes approvisionnent de nombreuses usines de cette région.

Une des principales essences de feuillus utilisées dans le monde est l'eucalyptus, 24% de la production mondiale de pâte marchande. Son développement est dû à ses fibres très courtes qui donnent une meilleure opacité, une perméabilité à l'air améliorée tout en gardant une douceur en surface importante. De plus, ces fibres sont plus faciles à raffiner ce qui est synonyme de gain d'énergie et elles sont utilisées pour de nombreux types de papier. Planté et cultivé en masse, cet arbre n'a besoin que de douze années pour arriver à maturité.

L'acacia est aussi une essence en développement. Ceci est dû à sa croissance est très rapide et à des avantages différents de l'eucalyptus. En effet, le rendement d'une cuisson d'acacia est meilleur que celui d'une cuisson d'eucalyptus et les propriétés de lissage, de résistance à la traction et à l'éclatement sont plus développées.

Enfin, au niveau des résineux, une essence prépondérante (dans les pays d'Amérique du Sud) est le pin radiata, facile à exploiter et donnant des fibres longues de qualité équivalente aux fibres septentrionales russes ou canadiennes.

II-4 - Le blanchiment des pâtes

La dernière caractéristique d'une pâte est son degré de blancheur. En effet, suivant l'utilisation finale de la pâte, le papier devra être plus ou moins blanc : le papier journal a 60% de blancheur alors que le papier Impression-Ecriture en a 90%.

Le blanchiment d'une pâte est réalisé en ajoutant des produits chimiques (ClO₂, H₂O₂, O₃…) qui éliminent les groupements colorés de la pâte, c'est-à-dire les groupements de lignine restant dans la pâte.

Aujourd'hui, quasiment toutes les pâtes chimiques sont blanchies contrairement aux pâtes mécaniques servant dans la majorité des cas au papier journal ou les cartons multi-jets. Le principal problème du blanchiment vient de l'utilisation de produits chlorés, nocifs à l'environnement. Les usines de pâte sont désormais classées suivant leur taux d'utilisation de ces produits : ECF (elementary chlorine free) et TCF (totally chlorine free).

II-5 - Le chiffres clés de la production et de la localisation des pâtes

1. Les chiffres clés

Le tableau présente les chiffres-clés de la production française de pâte (en millions de tonnes) de 2000 à 2004 en tenant compte du procédé utilisé.

On constate qu'environ 30% de la production totale de pâte en France est commercialisé en tant que pâte marchande, dont une partie est exportée. De plus, la production française ne suffit pas à fournir les usines de papier, on importe quasiment autant que l'on produit.
En 2004, la France était le troisième producteur de pâte européen et le douzième mondial.

Sur le plan mondial, la production de pâte est de 188 millions de tonnes mais uniquement 20% de cette production est commercialisé en tant que pâte marchande. Voici les principaux chiffres de 2000 à 2004 :

On constate que la production mondiale est restée stable ces dernières années malgré la crise de cette industrie. La pâte chimique continue de se développer alors que les pâtes mécaniques et mi-chimiques sont légèrement en recul. De plus, la production de pâte marchande augmente ce qui s'explique par la création d'usines fabriquant exclusivement de la pâte dans les pays en voie de développement comme le Brésil, l'Inde ...

2. Localisation

La production mondiale de pâte marchande est située principalement dans les pays développés d'Amérique du Nord et d'Europe, les plus gros producteurs de ces continents étant la Finlande, la Suède, le Canada et les Etats-Unis.

Cependant, l'Amérique du Sud prend d'année en année de plus en plus de part de marché et accroît ses moyens de production. Elle possède aujourd'hui les plus grosses usines de pâte marchande du monde en terme de capacité de production (1000 tonnes par jour). Et la majorité des usines de ce continent possède souvent leurs propres plantations d'eucalyptus et ne connaissent donc pas les problèmes d'approvisionnement en matières premières.

De même en Asie, la production de pâte marchande se développe de plus en plus chaque année. Même si cette production ne représente pour le moment que 6% de la production mondiale, les projets de construction d'usines de pâte sur ce continent sont nombreux.

Les entreprises fabriquant de la pâte marchande sont répertoriées sur le tableau n°3 par continent et par pays avec l'indication du volume de leur production en millions de tonnes.

On remarque que les entreprises du continent asiatique ne sont pas mentionnées. Ceci est dû à la grande difficulté de trouver des informations les concernant. Néanmoins l'Asie n'est pas encore un grand producteur de pâte de fibres de bois vierges mais elle fabrique beaucoup de pâtes de plantes annuelles (paille de riz, bagasse, etc) et de pâte de fibres cellulosiques recyclées.

II-6 - Evolution du prix des pâtes

L'industrie de la pâte à papier est en difficulté. En effet, cette matière première essentielle aux papetiers est vendue très peu chère. Les prix des différentes pâtes fluctuent beaucoup mais l'augmentation globale est assez faible.
En regardant les prix des différentes pâtes, on constate que la pâte kraft blanchie de résineux est la matière première la plus chère et qu'à l'inverse, la pâte chimico-thermo-mécanique est la moins chère.

On constate que les prix des pâtes n'ont que légèrement augmenté au global durant ces trois dernières années, passant de 440 $/t à 610 $/t pour la pâte de résineux et de 450 $/t à 610 $/t pour la pâte de feuillus. Entre ces deux valeurs, les prix ont fluctué passant même par un maximum courant 2003 pour la pâte de résineux alors que le prix de la pâte de feuillus a fait une chute fin 2003.
Il serait intéressant de connaître les prix des pâtes TMP et des pâtes au sulfite. Cependant, la quantité commercialisée de ces pâtes étant faible, les prix sont rares.

III - Analyse technico économique
 

III-1 - La dynamique concurrentielle

Par le passé, les principaux facteurs de développement étaient la modernisation des usines, leur capacité de production, leur degré d'intégration, l'utilisation préférentielle de certaines essences et enfin la croissance de certains types de papier ou procédés utilisés.

Aujourd'hui, la situation de la pâte marchande est différente. L'analyse de la dynamique concurrentielle de ce secteur, selon le diagramme de Porter adapté, conduit à définir les acteurs en présence sur ce marché.

Le produit, acteur central de ce diagramme est : la pâte marchande de fibres de bois vierges.
Les fournisseurs sont les producteurs de bois.
Les acheteurs sont les papeteries ne produisant pas de pâte à papier.

En nouveaux entrants potentiels sur ce marché, on retrouve les nouvelles essences aux propriétés intéressantes et les essences hybrides PGM (arbres transgéniques).

Dans les substituts aux fibres de bois, on peut noter les fibres de plantes annuelles, les fibres recyclées et les fibres et les pâtes d'usine intégrées.

1. Les fournisseurs de bois

Le bois couvre 93% des besoins mondiaux en fibres dans le domaine de la pâte à papier. Il reste donc la matière première principale des papetiers. Cependant, l'utilisation d'une espèce particulière de bois dépend largement de la situation géographique de l'entreprise et de son environnement forestier.
Les fabricants de pâte sont la plupart du temps leur propre fournisseur de bois. En effet, la majorité des entreprises de pâte possède des plantations (Amérique du Sud, Asie, Péninsule ibérique) ou exploite elle-même des forêts sous contrôle d'organismes de gestion durable vérifiant le reboisement et la pérennité de la biodiversité (Amérique, du Nord, Scandinavie).

Néanmoins il y a quelques exceptions surtout en Europe : des usines achètent du bois à des exploitants. C'est par exemple le cas de l'usine d'International Paper de Saillat-sur-Vienne (87), approvisionnée par le Comptoir des Bois de Brive, en bois résineux et feuillus provenant des forêts du limousin, de la creuse et des environs. Il existe ainsi de nombreuses associations regroupant les fournisseurs de bois et les fabricants de pâte pour faciliter les transactions (ex: APFC-Association des Produits Forestiers du Canada).

2. Les clients

Les clients sont extrêmement nombreux puisque chaque usine de papier ou carton a besoin de pâte. Cependant, une grande partie de ces usines est approvisionnée en pâte de "l'intérieur" puisqu'elles sont intégrées ou font partie de groupes fabricant de la pâte dans une autre usine. Parmi les grands producteurs mondiaux de papier-cartons comme Stora Enso, International Paper, UPM-Kymmene, Norske Skog, SCA, Smurfit-Kappa, aucun ne fait appel à un fabricant de pâte et ils s'approvisionnent en interne.

Ainsi les papeteries ayant besoin de pâte sont de plus petites structures ou appartiennent à des groupes de papiers spéciaux (ex : ArjoWiggins).

3. Les concurrents existants ou potentiels

Les substituts de la pâte marchande de fibres vierges de bois sont pâtes issues de fibres de plantes annuelles telles que la bagasse, la paille utilisées surtout en Asie du Sud-Est et en Amérique du Sud, les fibres cellulosiques recyclées et les pâtes issues d'usine intégrée.

Les entrants potentiels sur ce marché sont de nouvelles essences de bois et des essences hybrides. En effet, il existe certainement des essences, non étudiées, qui pourraient être très productives en pâte ou qui pourraient fournir des caractéristiques importantes à celle-ci.
Au niveau des arbres transgéniques (PGM), les axes de recherche principaux pour les papetiers concernent la modification de la teneur en lignine (9% des recherches mondiales sur les PGM), afin de diminuer la pollution générée lors du traitement du bois dans la fabrication de papier.
D’autres modifications (20% des recherches mondiales sur les PGM) portent sur la croissance, la stérilité et la tolérance au froid, au chaud ou à la sécheresse. Les principaux arbres transgéniques dans la papeterie sont le pin et l’eucalyptus, ce dernier poussant désormais en 6 ans au lieu de 12 pour arriver à maturité dans certaines plantations d'Amérique du Sud.

VI-2 - Analyse de l'environnement interne et externe du marché de la pâte marchande

Grâce à la réalisation d'une matrice de SWOT, il est possible d'évaluer les spécificités du marché de la pâte : ses forces, ses faiblesses mais aussi les opportunités et les menaces.

IV. Les perspectives du marché
 

Tous les éléments développés dans ce document conduisent à proposer plusieurs scénarios servant à illustrer les évolutions du marché des pâtes vierges de fibres de bois.

IV-1 - Augmentation de la protection des forêts

La réputation des papetiers ne s’est pas améliorée au cours de ces dernières décennies. Malgré le développement de certifications environnementales (comme la norme ISO-14001) ou d'organismes de gestion durable des forêts, l'industrie papetière conserve une image négative tant sur le plan de la déforestation que celui de la pollution. Devant le mécontentement de l’opinion publique et la pression des mouvements écologistes, le gouvernement décide de mettre en œuvre de lourdes réglementations environnementales : il est désormais interdit d’exploiter les forêts anciennes et la réglementation pourrait se durcir à l’avenir. Cela va se traduire par une pénurie de bois natifs et il existe plusieurs alternatives à ce problème :

• Développement des plantations d'arbres avec des essences telles que l’acacia ou l’eucalyptus dont les avantages pour les papetiers ne sont plus à démontrer. Développer une telle sylviculture pourrait cependant nuire à la biodiversité en cas de remplacement de plusieurs espèces au profit d'une unique essence. Cette alternative demanderait à être gérée très précautionneusement pour préserver l’environnement, respecter les directives gouvernementales et communiquer avec l’opinion publique.
• Croissance de l'exploitation des plantes annuelles et développement des pâtes à papier associées afin de compenser la pénurie en bois natif. Cela nécessite l’adaptation des usines actuelles de pâte au procédé des plantes annuelles, ainsi que des changements importants concernant les propriétés des papiers formés et leur machinabilité. Tout cela induit des surcoûts importants qui se répercuteront sur le prix du papier et sur l’économie globale.

IV-2 - Evolution du prix de l'énergie

Le baril de pétrole a passé la barre symbolique des 100 dollars, l’or noir ne jaillira bientôt plus et toute énergie fossile est vouée à disparaître. Il est désormais indispensable pour les usines de pâte mécanique, gourmandes en énergie de trouver une alternative ou de se reconvertir :

• Revalorisation des usines de plantes annuelles en usine de production de biocarburants à partir de colza ou d’autres végétaux. La papeterie reconvertie permettrait d’alimenter en énergie d’autres usines de pâte mécanique ou thermomécanique et d’assurer la pérennité des pâtes à haut rendement.
• Extinction de la pâte mécanique au profit de la pâte chimique. La production de cette pâte est autonome en terme d'énergie car elle respecte le cycle du carbone : le bois est cuit dans la liqueur blanche et la lignine est dissoute dans la liqueur noire. La matière ainsi dissoute est brûlée dans la chaudière produisant l’énergie nécessaire à l’usine et émet du CO2 dans l’atmosphère. Ce CO2 ne participe pas à l’effet de serre : il est consommé par les jeunes pousses pour effectuer la photosynthèse et renouveler la matière organique qui pourra être utiliser pour fabriquer de la pâte quelques années plus tard.

IV-3 - Priorité à l'environnement

L’heure est grave, notre bonne vieille planète Terre n’en peut plus : malgré les nombreuses sonnettes d’alarme tirées ces dernières années, l’homme n’en a fait qu’a sa tête dans l’industrie papetière et dans la gestion des forets. Mais aujourd'hui il est temps de considérer le respect de l'environnement comme une priorité :

• Traitement des rejets. Il faut absolument traiter les rejets des usines de pâtes afin de moins polluer l’environnement, ce qui induit une augmentation de 30% des investissements dans les usines et des contrôles accrus des organismes. Pour les usines européennes, il faut appliquer la directive IPPC de Bruxelles à la lettre.
• Entretien et croissance des forêts. L’effet de serre ne cessant d’augmenter, la calotte polaire fond et Thessalonique sera bientôt sous les eaux. Il faut donc gérer les forêts de manière durable. Pour cela, il faut prendre en compte plusieurs éléments : la surface boisée totale, en tant que piège à carbone et "poumon" de la Terre; l'âge des forêts, sachant qu'une jeune forêt stocke plus de CO2 qu'une ancienne; le respect de la biodiversité végétale et animale; les populations locales ainsi que les aspects sociaux et de loisirs. Les forêts sont donc certifiées et peuvent être exploitées en respectant notre planète. Cette alternative est aujourd'hui appliquée dans de nombreux pays (Canada, Scandinavie et Europe) et continue de se développer.

V - Conclusion

Les pâtes marchandes de fibres vierges de bois sont encore de nos jours la matière première la plus utilisée dans l'industrie du papier. En effet, les fibres de bois vierges restent de meilleure qualité que ses substituts (plantes annuelles, fibres recyclées) et de nombreuses papeteries ne possèdent pas d'usine de pâte. C'est pourquoi les pays en développement investissent dans cette industrie en multipliant les projets de site de production (Uruguay, Argentine, Indonésie, Chine, etc).

Cependant, la situation économique de la pâte est difficile. Les marges sont assez faibles et le prix de la pâte stagne depuis quelques années. Malgré cela, il existe des opportunités importantes sur ce marché grâce à la spécificité des différentes pâtes et aux nouvelles solutions concernant le bois (plantations, gestion durable des forêts).

Par ailleurs, face à ce marché difficile, les industriels s'adaptent et proposent de nouveaux produits. De ce fait, les usines de pâte se reconvertissent en fabricant de biocarburant, synonyme de bénéfice supplémentaire et d'autonomie énergétique.

La recherche est également active sur le plan de substituts pour les essences de bois. Les PGM pourraient bientôt s'imposer sur le marché. Effectivement, la croissance et la teneur en lignine de ces "nouvelles" essences seraient modifiées dans le but de faciliter la production de pâte et d'améliorer son rendement. Néanmoins ce domaine soulève de nombreuses controverses sur le plan écologique. La gestion durable des forêts et les plantations respectant la biodiversité sont donc préférentiellement choisies à l'heure actuelle.
 

VI - Webographie et Bibliographie

VII - Listes des sites web des fabricants de pâtes

	Précédent	Liste	Thèmes	Suivant
Accueil | Technique | Liens | Actualités | Formation | Emploi | Forums | Base
Copyright © Cerig/Grenoble INP-Pagora
mise en page : J. Rouis