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Vous êtes ici : Accueil > Technique > Mémoires > Cellulose moulée et emballages Révision : 12 mai 2016  
Cellulose moulée et emballages
 
             Héloïse LE DREZEN et Manon LE GARS

Élèves ingénieurs 2e année
Mai 2015
Mise en ligne - Mai 2016

Avertissement
Ce mémoire d'étudiants est une première approche du sujet traité dans un temps limité.
À ce titre, il ne peut être considéré comme une étude exhaustive comportant toutes les informations
et tous les acteurs concernés.

       
  Plan  
I - Introduction
II - La cellulose moulée, un matériau performant
III - Analyse économique
IV - Perspectives
V - Conclusion
VI - Bibliographie-Webographie
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I - Introduction

Plan

   
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            Cellulose moulée      
  Figure 1 - Cellulose moulée
[CDL]
 

Le principe de la cellulose moulée (également appelée papier moulé, carton moulé ou fibre moulée) n'est pas récent. En effet, un procédé semblable comportant le filtrage puis l’emboutissage de fibres naturelles était déjà utilisé dans l’Antiquité pour la construction de murs et de structures. La cellulose moulée est utilisée dans l’emballage depuis plus d'une centaine d’années. En effet, au début du 20e siècle, l’Américain Martin Keyes fonde la première entreprise de production d’assiettes et de barquettes à partir de déchets de bois et de cellulose, la Keyes Fibre Company.

Au fil du temps, le procédé de fabrication est perfectionné. La cellulose moulée acquiert de nouvelles propriétés comme la résistance aux graisses. Son application la plus connue, la boîte à œufs, voit le jour dans les années 30 mais ce n’est qu’en 1960 qu’elle prend sa forme actuelle, c'est-à-dire une boîte dotée d'un couvercle avec fermeture à déclic.

D’autres applications existent comme les barquettes qui servent à la protection des produits au cours du transport ainsi qu’à leur l’emballage. Elles sont développées aussi bien par des entreprises du secteur avicole désireuses d'élargir leurs gammes de produits que par de nouveaux acteurs. Par ailleurs, ces nouveaux marchés font de l’industrie de la cellulose moulée un secteur à la pointe du développement, en raison de la recherche constante d’amélioration des propriétés des emballages.

Considéré comme désuet il y a encore quelques années, l’emballage à base de cellulose moulée revient en force. En effet, ce biomatériau recyclable et renouvelable bénéficie désormais d'une image positive auprès des consommateurs. La performance de ce type d'emballage est une question essentielle à étudier.

II - La cellulose moulée, un matériau performant

Plan

II-1 - Barquette

La barquette est un petit récipient, léger et rigide, utilisé pour le conditionnement de produits alimentaires. Elle préserve les aliments des conditions extérieures pouvant leur être défavorables – température, humidité, pression – ou encore lors de leur transport et de leur stockage. La barquette peut avoir des formes variées : avec ou sans couvercle, plus ou moins profonde et épaisse, à compartiments ou non.

En outre, le terme de barquette peut être élargi à un récipient de petite taille dont les bords sont légèrement recourbés, pouvant contenir divers produits, alimentaires ou non. C’est à cette définition plus générale que nous faisons référence dans notre étude.

Selon les propriétés recherchées, adaptées au produit conditionné dans la barquette, plusieurs matériaux peuvent être utilisés : plastique, polyéthylène, polypropylène, polystyrène, bois, verre, carton ou cellulose moulée. Les principaux rivaux de la cellulose moulée sont le plastique, le carton ondulé et surtout, le polystyrène expansé : en termes de prix, de poids (rapport cellulose moulée/polystyrène expansé = environ 4,5 pour 1), d’esthétique et de caractéristiques physiques, ce dernier est particulièrement intéressant pour la fabrication de barquettes de qualité présentant une bonne précision de moulage. Il présente néanmoins un inconvénient : matériau issu de la pétrochimie, il ne s'inscrit pas dans le cadre des exigences du développement durable. En outre, ses propriétés d’emboîtement sont plus faibles que celles de la cellulose moulée qui permet, pour une même barquette, de transporter ou contenir davantage de produits, et d'obtenir un emballage ayant une forme plus protectrice.

                Boîte à œufs à fermeture à déclic   Porte-gobelets de fast-food      
  Figure 2 - Boîte à œufs à fermeture à déclic
[Le Journal des Femmes]
      Figure 3 - Porte-gobelets de fast-food
[Desaltera]
 
         
                Barquettes alimentaires   Barquette de fruits      
  Figure 4 - Barquettes alimentaires
[L'Usine Nouvelle]
      Figure 4 - Barquette de fruits
[JCFrance]
 
         
                   
  Figure 5 - Boîte à œufs en PaperFoam
[PaperFoam]
 

Autrefois fabriqués avec les matériaux précédemment cités, ces produits sont de plus en plus confectionnés avec la cellulose moulée. Néanmoins, cette dernière fait partie des matériaux existants susceptibles d’être remplacés par d’autres matériaux en cours de développement et pas encore ancrés sur le marché : c'est le cas par exemple de la mousse de cellulose (PaperFoam) fabriquée par une entreprise hollandaise.

     
                     
  Figure 6 - Contexte industriel de la cellulose moulée  
     

II-2 - Fabrication de la cellulose moulée

La cellulose moulée est principalement constituée de fibres recyclées fournies par des industriels récupérateurs, généralement issues de caisses en carton pour un apport de résistance, ou de vieux journaux afin d’améliorer les propriétés de surface et de favoriser la formation du matériau. Elles sont triturées, lavées puis diluées avant d’être passées sur la partie humide (toile de formation) de la machine moule de formage.

Un léger pourcentage de fibres vierges – toujours inférieur à 20 %, environ 8 % pour les boîtes à œufs – peut être ajouté suivant les applications : contact direct avec les aliments, restauration, secteur médical ou emballages à haute valeur ajoutée, de haute qualité, avec une forte demande en termes de résistance, de blancheur et de pureté. Le choix des fibres est important : en effet, leurs propriétés influencent les caractéristiques du produit final. Les fibres longues lui confèrent davantage de résistance et de capacité à supporter un chargement lourd, ainsi qu’une certaine flexibilité. Les fibres courtes lui donnent plus de rigidité mais aussi une résistance plus faible et une structure plus fine. Ces fibres sont appelées fibres moulées car elles subissent un moulage par compression à l’aide d’eau.

La cellulose moulée ne contient pas de produits chimiques. Toutefois, pour améliorer la résistance à l’eau, de la cire peut être ajoutée dans la pâte. D’autres additifs peuvent être utilisés lors du procédé humide de moulage : colorants, traitements facilitant le drainage ou la rétention, agents anti-mousse. Enfin, des résines sont quelquefois pulvérisées afin de créer des surfaces imperméables aux graisses. Citons l’exemple de l’entreprise française Cellulose de la Loire qui ajoute des biocides dans la pâte afin d’éviter toute prolifération de bactéries pouvant conduire à la détérioration de ses produits. Enfin, un polyamine est testé actuellement dans le but de réduire le poids du produit final tout en gardant ses caractéristiques mécaniques. L’ajout d'additifs à la cellulose moulée pour améliorer les propriétés du produit fini est une étape de la fabrication que les producteurs ont intérêt à développer.

     
                Processus de fabrication de la cellulose moulée      
  Figure 7 - Processus de fabrication de la cellulose moulée  
     

II-2-1 - Procédés de moulage

Le processus de fabrication de la cellulose moulée est calqué sur celui de la fabrication du papier, auquel est ajoutée une étape de moulage avant le séchage. Les moules sont composés d’aluminium, de laiton, d’acier inoxydable ou de résines plastiques. La partie extérieure du moule est habituellement réalisée en acier inoxydable.

                Cellulose moulée, moules, moulage à plat       Cellulose moulée, moules, moulage rotatif  
  Figure 8 - Moulage à plat
[Écofeutre]
  Figure 9 - Moulage rotatif
[Emery International]
 
         

Procédé à plat

Le moule, en métal ou en plastique recouvert d’un treillis métallique, est immergé dans la pâte et le processus de formation du matelas fibreux peut alors être comparé à celui d’un filtre Büchner (aspiration sous vide). L’aspiration permet à l’eau contenue dans la pâte de traverser le dispositif. Les fibres sont bloquées par le treillis et l'aspiration continue durant le transfert de l’objet vers le séchage, ce qui permet la meilleure déshydratation possible du matelas fibreux. Le procédé est mis en œuvre jusqu’à la formation de la forme voulue.

Procédé rotatif

Huit moules sont fixés sur un tambour qui tourne dans la pâte. Comme dans le procédé à plat, un système d’aspiration permet la formation du matelas fibreux et le moulage de la forme voulue. La vitesse de ce procédé est particulièrement élevée. Il est utilisé notamment pour la production de boîtes à œufs et pour le matériel médical.

II-2-2 - Procédés de pressage

Pressage dans le moule

Dans le moule, la vapeur est appliquée sur le produit encore humide. Ce procédé est employé pour réaliser des objets ayant une forme précise, particulièrement esthétiques.

Pressage humide

Il a lieu entre la formation et le séchage et est utilisé pour des produits nécessitant que l’un des deux côtés soit plus lisse que l’autre, ainsi que pour des produits épais destinés à l’emballage d'objets lourds. Après le séchage, un autre pressage permet d’éviter la distorsion du produit et de produire une surface fine et lisse. Comme le séchage, le pressage, est très énergivore (électricité).

II-2-3 - Procédés de séchage

Le coût relatif au séchage est élevé, du fait de l’énergie nécessaire, et c'est l’un des problèmes de la production de cellulose moulée.

Séchage dans le moule (ou séchage en moules mâles et femelles)

Le produit est séché directement dans le moule. Le matelas fibreux est déposé entre les moules mâles et femelles en surpression. Les moules sont ensuite fermées par un système de pressage d’où un séchage dû à une montée en température et en pression. Les produits obtenus ont une surface très douce et ne présentent pas de retrait lors du séchage.

Séchage par passage dans un tunnel

Il y a deux sortes de tunnels : l'un avec simple passage et l'autre avec double passage pour un meilleur séchage.

Après le pressage, le matelas fibreux passe sur un convoyeur et est conduit jusqu’au four en forme de tunnel. Ses dimensions : 15 mètres (tunnel simple passage) à 50 mètres (tunnel double passage) de longueur et de 1,2 à 2,5 mètres de largeur. Le séchage s’effectue par une montée élevée en température grâce au chauffage (gaz naturel, infrarouges ou micro-ondes). Ce système est présent sur environ 80 % des installations de fabrication de cellulose moulée. Il peut entraîner une déformation allant jusqu’à dix millimètres d’un objet à l’autre ce qui tend à nuire à leur bon empilement. Ce séchage particulièrement lent est destiné aux petites productions.

Reprenons l’exemple de La Cellulose de la Loire. Dans le tunnel de séchage, la vitesse est de 2,56 m/min et la température d’environ 230°C. La siccité du produit passe de 35 à 95 % environ.

     
                     
  Vidéo - La cellulose moulée  
     

II-2-4 - Différents types de cellulose moulée

L’International Molded Fiber Association a segmenté les produits à base de cellulose moulée en différentes catégories afin d’aider les producteurs et utilisateurs à faire leur choix.

Cellulose en couche épaisse

Elle est destinée aux emballages dont l’épaisseur de couche va de 4,7 à 12,7 mm : emballages pour les œufs, les objets lourds, les pièces de rechange et de maintenance, les palettes. Généralement, l'une des faces est plus rugueuse que l'autre.

Cellulose moulée par transfert

Sa paroi est mince, entre 1,6 et 4,7 mm d’épaisseur, une face est douce, l’autre ayant une bonne définition. Un fort pourcentage (voire 100 %) de fibres recyclées est utilisé.
Applications : emballages d’équipements électroniques, téléphones portables et autres matériels.

Produits thermoformés

La cellulose moulée est de meilleure qualité, avec une épaisseur fine. Les produits obtenus ont un bon lissé, de bonnes propriétés de résistance et des dimensions précises. Les applications principales sont les emballages de protection directement dans les points de vente, avec un certain esthétisme et des formes spécifiques.

Produits transformés

Après leur fabrication par une méthode traditionnelle, ils sonts obtenus avec un procédé secondaire : pressage, couchage, impression, plastification ou encore découpe. Ils sont destinés à des applications nécessitant des propriétés barrière ou devant respecter des contraintes particulières.

II-3 - Applications de la cellulose moulée et ses concurrents

La cellulose moulée a des applications dans divers secteurs.

Les tableaux suivants listent les caractéristiques attendues des boîtes à œufs, des produits pour le secteur médical et des emballages & calages pour l'électronique et la téléphonie. Des points sont attribués (1 à 5) aux matériaux généralement utilisés afin de les comparer.

     
                Comparaison des matériaux concurrents pour les boîtes à œufs      
  Tableau 1 - Comparaison des matériaux concurrents pour les boîtes à œufs
(cellulose moulée MPP, polystyrène expansé EPS, plastique transparent)
[WRAP]
 
     

La boîte à œufs est aujourd’hui encore la première application de la cellulose moulée. En effet, la plupart des consommateurs et des conditionneurs préfèrent ce matériau respectueux de l’environnement. Le plastique est considéré comme trop léger, avec des problèmes de déploiement sur les machines. Le polystyrène expansé provoque des problèmes de santé et de pollution sonore en entreprise. D’après le tableau 1, la cellulose moulée apparaît comme le matériau le plus intéressant pour l’emballage avicole grâce notamment à sa résistance à la compression, le standard étant un écrasement inférieur à 15 mm sous une force de 2000 N.

     
                Comparaison des matériaux concurrents pour les applications du secteur médical      
  Tableau 2 - Comparaison des matériaux concurrents pour les applications du secteur médical
(cellulose moulée MPP, verre réutilisable, plastique réutilisable)
[WRAP]
 
     

Les produits dédiés au secteur médical doivent respecter des contraintes de sécurité, d’hygiène et de fonctionnalité. Les principaux matériaux concurrents de la cellulose moulée sont le verre, le polypropylène et l’acier inoxydable, mais ils sont progressivement retirés du marché, car plus susceptibles de véhiculer des agents infectieux. La plupart des produits en cellulose moulée destinés au secteur médical sont fabriqués à partir de fibres recyclées en dépit de l'exigence de propreté et d’hygiène. C’est pourquoi des fibres blanches ou de la pâte vierge peuvent être employées. Des hôpitaux suédois interdisent même tout usage de fibres recyclées dans les produits en cellulose moulée.

     
                Comparaison des matériaux concurrents pour les emballages d'équipements électroniques et téléphoniques      
  Tableau 3 - Comparaison des matériaux concurrents
pour les emballages d'équipements électroniques et téléphoniques
(cellulose moulée MPP, polystyrène expansé EPS, carton ondulé)
[WRAP]
 
     

L’emballage interne de composants électroniques et de téléphones portables peut être fabriqué en cellulose moulée, en carton ou en plastique. Traditionnellement, dans les boîtes de téléphones, l'emballage interne est en plastique. Certaines entreprises ont déjà adopté une politique du 'non-plastique' donnant ainsi l'avantage aux producteurs de cellulose moulée (ex. Sony et Motorola). Le recours à la cellulose moulée progresse bien que le carton ondulé et d'autres nouveaux matériaux soient également utilisés. De plus, l’industrie plastique développe activement de nouveaux matériaux recyclables et biodégradables. D’après le tableau 3, le polystyrène expansé apparaît comme le matériau de choix pour l’emballage électronique et de téléphonie. Toutefois, la différence avec la cellulose moulée est faible, ce qui influence inévitablement le choix du matériau utilisé par les producteurs, particulièrement lorsque le facteur environnemental entre en jeu.

Entreprises Localisation Produits Industries visées Gammes de prix
Ecofeutre Pontivy (56) Boîtes à chaussures, boîtes à œufs, palettes, portes gobelets, cales Agroalimentaire Minimum de 10 000 pièces, exemple pour un petit moule : 5000 €
Cellulose de la Loire Allaire (56) Boîtes à œufs, à fruits, haricots jetables Agroalimentaire
Secteur médical
Virgin Bio Pack Eybens (38) Emballages Marché moins développé, beaucoup de R&D
Cellulopack Castelsarrasin (82) Portes gobelets, coffrets d'expédition de bouteilles, emballages et calages industriels, barquettes alimentaires  Restauration, agroalimentaire, médical
ecoXpac Danemark Emballages et calages industriels, récipients médicaux waterproof, briques pour liquides alimentaires Agroalimentaire, médical, transport

Tableau 4 - Quelques fabricants de cellulose moulée

Aujourd’hui, la cellulose moulée possède un avantage environnemental de taille, dû principalement à l’utilisation de fibres recyclées. Les producteurs de cellulose moulée ont donc la possibilité de jouer sur le côté 'vert' de ce matériau pour conquérir de nouveaux secteurs.

                           
  Figure 10 - Haricot médical
[CelluloPack]
      Figure 11 - Boîte à chaussures
[Ecofeutre]
 
         
                         
  Figure 12 - Calage industriel
[CelluloPack]
      Figure 13 - Calage de bouteilles
[L'Univers de l'Emballage]
 
         

II-4 - Évolutions en perspective

II-4-1 - Évolution technologique

Les produits en cellulose moulée doivent se conformer à des contraintes techniques. La barquette, essentiellement constituée de fibres recyclées auxquelles une légère proportion de fibres vierges peut être ajoutée, doit bénéficier de certaines propriétés : résistance, épaisseur, barrière à l’humidité et à la graisse. Elle doit avoir une surface lisse, de bonnes propriétés de surface comme la douceur et l’absence de retrait par exemple, permettre un empilement optimal afin d’éviter la détérioration des produits et de gagner de la place.

Pour un séchage correct du produit, plusieurs passages dans le tunnel de séchage sont nécessaires. La température y est d’environ 230°C. Toutefois, les conditions de séchage dépendent de la taille du produit, de son épaisseur et des matières premières le constituant. Certaines entreprises, comme le danois EcoXpac, utilisent un tunnel double passage pour un meilleur séchage.

L’empilement, le transport, le conditionnement et la protection des produits (alimentaires ou non) exigent des propriétés supplémentaires de la barquette : barrière à l’humidité et aux graisses, résistance mécanique et de résistance aux chocs. En fonction de l'usage prévu de la barquette, des additifs peuvent être ajoutés à la pâte avant qu'elle ne soit moulée. De même, des propriétés améliorant l’esthétique du produit peuvent être obtenues grâce à des opérations spécifiques : ajout de colorants dans la pâte, moulage spécial, perforation, impression, pressage à chaud ou après le passage en machine.

Enfin, la cellulose moulée peut se mettre en concurrence avec le carton plat dans le cas de certaines applications. La palette en cellulose moulée mise au point par Ecofeutre en est un exemple. De dimensions égales à 800 X 600 mm, elle pèse moins d’un kilo mais peut résister à des charges de plus de 100 kg. Son avantage : être totalement recyclable en fin de vie.

La cellulose moulée pourrait trouver de nouvelles applications notamment dans l’emballage de protection : outils électriques, feux d’artifices, l'électroménager lourd, vaisselle, bougies...

II-4-2 - Évolution environnementale

La cellulose moulée, matériau issu de la biomasse végétale, permet de fabriquer des emballages biodégradables. Étant produite principalement à partir de fibres de papier recyclées, les problèmes de gestion des déchets sont considérablement réduits en comparaison avec les emballages faits de matériaux dérivés du pétrole, plus difficiles à recycler. Rappelons que les ressources fossiles permettant la fabrication de la plupart de ces emballages ne sont pas renouvelables. Ainsi, le recours à la cellulose moulée contribue à économiser ces ressources épuisables. Certaines entreprises (EcoXpac par exemple) ont d’ailleurs choisi de n’utiliser que des fibres 100 % recyclées, s'inscrivant ainsi dans une logique environnementale ayant un certain poids en termes de marketing.

Les emballages en cellulose moulée, recyclables et biodégradables, sont plus faciles à éliminer. Selon l’European Moulded Fibre Association (EMFA), le secteur de la fibre moulée est à lui seul responsable du recyclage d’environ 200 000 tonnes par an. De plus, le secteur de l’emballage est très réglementé quant à l’impact sur l'environnement et sur la santé du consommateur. Ainsi, le code de l'environnement prévoit que "Les emballages [ ] doivent satisfaire aux exigences essentielles définies ci-dessous :
1° Exigences portant sur la fabrication et la composition de l'emballage :
a) L'emballage doit être conçu et fabriqué de manière à limiter son volume et sa masse au minimum nécessaire pour assurer un niveau suffisant de sécurité, d'hygiène et d'acceptabilité.
b) L'emballage doit être conçu, fabriqué et commercialisé de manière à permettre sa réutilisation ou sa valorisation, y compris son recyclage, et à réduire au minimum son incidence sur l'environnement lors de l'élimination des déchets d'emballages ou des résidus d'opérations de traitement des déchets d'emballages.
c) L'emballage doit être conçu et fabriqué en veillant à réduire au minimum la teneur en substances et matières nuisibles et autres substances dangereuses des matériaux d'emballage et de leurs éléments, dans les émissions, les cendres ou le lixiviat qui résultent de l'incinération ou de la mise en décharge des emballages ou des résidus d'opérations de traitement des déchets d'emballages".

Dans un contexte de prise de conscience générale de la nécessité du développement durable, la valorisation des ressources végétales renouvelables et le recyclage sont des paramètres davantage pris en compte dans les innovations technologiques. C'est un sérieux atout pour la cellulose moulée et ses applications qui vont désormais bien au-delà du secteur avicole comme on l'a vu plus haut.

Même si la cellulose moulée n'occupe qu'une faible part du marché de l’emballage, elle poursuit son développement grâce aux évolutions technologiques répondant aux nouvelles exigences concernant les propriétés des produits.

III - Analyse économique de la cellulose moulée

Plan

III-1 - Étude de marché et analyse concurrentielle

III-1-1 - Caractérisation des marchés et de la concurrence

En 2014, la production française d’emballages en cellulose moulée est en nette progression : 3,5% soit près de 110 000 tonnes. Cette croissance est principalement due à une exportation dynamique. La perspective d’une reprise dans l'industrie agroalimentaire, cliente majoritaire, laisse présager la pérennisation de cette évolution positive.

En 2005, la consommation européenne de cellulose moulée était de 0,91 kg par personne sur l’année, contre 1,38 kg par personne aux États- Unis. En France, la même année, 54 000 tonnes de cellulose moulée sont fabriquées et 54 230 tonnes consommées, ce qui laisse percevoir une mise en jeu des importations et exportations. Notons également qu’en dix ans, la quantité de cellulose moulée produite annuellement a pratiquement doublé, ce qui confirme l’important développement du secteur.

En 2005 toujours, le coût moyen de la tonne d'emballages d’œufs est de 1100 € ; celui de la tonne d’emballages industriels, de 1400 €. Ces valeurs sont à ajuster aujourd’hui, compte tenu de la conjoncture économique de la dernière décennie.

     
                Répartition des coûts au Royaume Uni, en Europe de l'Ouest, aux États-Unis et en Chine      
  Tableau 5 - Répartition des coûts au Royaume Uni, en Europe de l'Ouest, aux États-Unis et en Chine
[WRAP]
 
     

Le transport représente une large part des coûts de production, ce qui limite la zone géographique du marché pour chaque site de production. Les problèmes sont les mêmes pour la fabrication de cellulose moulée que pour celle du papier. La forte consommation énergétique, principalement due au séchage, est très onéreuse pour les entreprises, de même que la main d’œuvre en Europe. Cela peut inciter à l’automatisation des procédés.

Les petits producteurs de cellulose moulée ont du mal à se faire une place sur le marché européen de l’emballage des œufs dominé par trois grands producteurs dont le danois Hartmann. Le marché européen des œufs est plutôt stable, ce qui se ressent sur celui de leur emballage qui souffre pourtant des prix élevés.

Par ailleurs, depuis quelques années, le marché de la téléphonie mobile explose avec une forte croissance des ventes.

     
                     
  Figure 14 - Évolution des ventes de téléphones portables de 1998 à 2003 dans le monde
[WRAP]
 
     

Toutefois, la taille des téléphones diminue au fil des évolutions technologiques et la taille de leurs emballages atteint désormais un minimum, ce qui a un effet considérable sur le secteur de la cellulose moulée. Le volume (tonnage) de cette dernière dépend en effet du poids et de l’épaisseur de l’emballage. Enfin, certaines entreprises adoptent une politique du 'non-plastique' qui favorise alors la croissance du marché de la cellulose moulée.

En comparaison avec les grands secteurs clients de l’industrie papetière, dans les secteurs d'application de la cellulose moulée, les caractéristiques des produits peuvent changer rapidement. Le développement de ces secteurs reste alors particulièrement dépendant de la conjoncture, des tendances et des innovations. Cependant, bien que le secteur avicole soit toujours dominant sur le marché de la cellulose moulée, d'autres segments disposent d’un fort potentiel de croissance comme l’emballage de téléphonie mobile ou l'emballage et calage industriels.

     
                Évolution des consommations et des exportations de la cellulose moulée en Europe de l'Ouest (1995-2003)      
  Figure 15 - Évolution des consommations et des exportations de la cellulose moulée
en Europe de l'Ouest (1995-2003)
[WRAP]
 
     

La hausse des exportations européennes de cellulose moulée est constante depuis 1999. La consommation quant à elle varie davantage mais depuis 1997, elle reste inférieure à l’exportation. En 2003, les exportations en Europe de l’Ouest sont d’environ 131 000 tonnes au total. Bien qu'ayant peu d’entreprises de fabrication, le Danemark est le plus grand exportateur de cellulose moulée grâce au groupe Hartmann, leader mondial du secteur. La France et l’Allemagne comptent un nombre important d’usines de production par rapport aux autres pays européens.

     
                     
  Figure 16 - Exportations et importations de cellulose moulée par pays en 2003
[WRAP]
 
     


Ces diagrammes confirment la position dominante du Danemark, de l’Allemagne, des Pays-Bas et de la France en matière d'exportation de cellulose moulée. D'ailleurs, en 2003, on remarque que le taux d’exportation français est pratiquement égal à son taux d’importation ; en 2015, la tendance est différence puisque la France est devenu un exportateur actif de cellulose moulée. Les niveaux d'importation varient selon les pays, en fonction notamment de la localisation de leurs sites de production. Enfin, cinq pays (Allemagne, France, Royaume-Uni, Italie, Espagne) représentent plus de 75% de la consommation européenne de cellulose moulée.

III-1-2 - Diagramme de Porter

En mettant en relation les forces concurrentielles du secteur de la cellulose moulée, analysons l’influence des facteurs extérieurs ce domaine d’activité.

                     
  Cliquer sur l'image pour l'agrandir
Figure 17 - Diagramme de Porter
 
     

Au centre du diagramme de Porter, se trouve la cellulose moulée et ses applications. L'exemple pris ici est la boîte à œufs c'est-à-dire l'application ayant le plus de poids sur le marché aujourd’hui. Bien que des substituts puissent remplacer la cellulose moulée dans ses applications traditionnelles, il apparaît clairement que de nouvelles applications de la cellulose moulée sont développées renforçant le poids de ce matériau. Les acteurs de la cellulose moulée sont alors directement liés à ces nouvelles applications, de même que les clients.

IV - Perspectives

Plan

IV-1 - Facteurs de développement

La cellulose moulée possède des propriétés – bonne résistance aux chocs, structure poreuse permettant une certaine barrière à l’humidité et aux gaz, faible résistance aux liquides – qui en font un matériau intéressant et potentiellement innovant pour diverses applications. De plus, l’utilisation de fibres recyclées pour sa fabrication lui donne un sérieux atout environnemental mais aussi un désavantage économique en raison de la fluctuation des prix des fibres recyclées entraînant la variation du coût de la cellulose moulée. La variété des applications de la cellulose moulée est un avantage lui permettant d’élargir ses marchés.

L’industrie de la cellulose moulée se développe grâce à plusieurs facteurs politiques, économiques et sociétaux. Tout d’abord, la législation qui a pour objectif de rendre 75% des déchets ménagers recyclables, ancre la cellulose moulée dans l’actualité de la politique environnementale puisqu'elle possède une aptitude indiscutable à la valorisation.

De plus, la production de dérivés pétrochimiques comme le plastique entraîne la consommation d'énergie fossile, non renouvelable. Cela conduit progressivement à la raréfaction des emballages composés de ces matériaux fossiles (le polypropylène ou le polyéthylène) et incite au développement des matériaux biosourcés, issus de la biomasse. La cellulose moulée en est un exemple remarquable.

Néanmoins, la cellulose moulée souffre d'un déficit d'image sur le marché de l'emballage, étant trop associée à la boîte à œufs, peu séduisante et rugueuse au toucher. Toutefois, grâce aux efforts des industriels pour améliorer l’esthétique des produits en cellulose moulée via le design et les propriétés de surface (lissé, finesse), cette image est peu à peu revalorisée au point que le secteur de l'emballage de luxe se tourne à présent vers ce matériau.

La diversification des applications de la cellulose moulée est l'un des éléments de cette revalorisation. Il faut noter l’ouverture du marché à l'emballage du gros électroménager avec notamment le remplacement progressif du polystyrène expansé. Enfin, des propriétés supplémentaires peuvent être apportées au produit final grâce à l’ajout en masse ou en surface de biomatériaux.

Les acteurs qui soutiennent cette revalorisation sont aussi bien les services R&D de l’industrie de la cellulose moulée ou des secteurs d'application, que des designers désireux d'améliorer les produits finaux. Enfin, des entreprises traditionnelles, essentiellement productrices de boîtes à œufs, tendent à élargir leur gamme de produits, parallèlement aux start-up qui se lancent sur le marché afin de faire de la cellulose moulée un matériau innovant.

Nous pouvons hiérarchiser les facteurs clés de développement préalablement énoncés, ainsi :

En effet, les enjeux environnementaux et climatiques sont désormais au cœur des débats sociétaux et économiques et par conséquent, au cœur de la stratégie de chaque entreprise qui peut s’inscrire dans une logique environnementale. Cette dernière peut lui conférer un statut particulier et contribuer à son développement industriel. D’autre part, la diversification des utilisations de la cellulose moulée dynamise son développement et améliore son image jusque là cantonnée aux boîtes à œufs. L’épuisement des gisements de ressources fossiles peut également être considéré comme un facteur de développement de la cellulose moulée et plus généralement, des emballages en matériaux biosourcés. La qualité des produits réalisés en cellulose moulée peut d'ailleurs être améliorée grâce à l’ajout de biomatériaux, par exemple des nanocelluloses, en masse ou en surface.

IV-2 - Diagnostic stratégique

Forces Faiblesses
  • Recyclabilité
  • Matières premières biosourcées
  • Bonne résistance aux contraintes
  • Condensation évitée grâce à la structure poreuse
  • Large éventail de géométries grâce à la technologie du moulage
  • Secteur traditionnel fortement implanté
  • Applications dans divers secteurs
  • Faible coût
  • Mauvaise image de la cellulose moulée
  • Faible résistance à l’humidité
  • Secteurs d’application restreints par rapport aux autres matériaux : plastique, carton...
  • Coloration des produits à base de cellulose moulée
Opportunités Menaces
  • Prise en compte de l’impact environnemental
  • Ouverture vers de nouveaux marchés (gros électroménager)
  • Création de nouvelles entreprises
  • Commercialisation de la mousse de cellulose
  • Développement de la récupération du polystyrène expansé
  • Fluctuation des prix des matières premières et concurrence avec d’autres matériaux

Tableau 6 - Diagnostic stratégique via la matrice SWOT

Les opportunités et forces présentées dans cette matrice, mises en parallèle avec les menaces et faiblesses de la cellulose moulée, peuvent orienter les producteurs vers certaines priorités industrielles, comme l’esthétique des produits ou encore la résistance à l’humidité et aux graisses, afin d'entrer dans le secteur de l’emballage industriel, ou encore vers la nécessité de travailler sur les coûts encore trop fluctuants.

IV-3 - Scénarios

IV-3-1 - Scénario 1 (tendanciel) - 2020 – La cellulose moulée devient une alternative au plastique

Hypothèses

Le verdict tombe lors du dernier G8 à Osaka (Japon) en juin 2015 : les ressources pétrolières ne pourront couvrir les besoins des ménages et des industriels que durant les vingt prochaines années. Le compte à rebours est lancé. Tous les laboratoires de recherche sont sur le qui-vive. Cette situation profite aux fabricants de produits 'verts' tels que la cellulose moulée. Les start-ups comme CelluloPack se font connaître en commercialisant de nouvelles applications de ce matériau : pots jetables pour bébé, meubles d’appoint ou encore caissettes de déménagement. Ces avancés permettent aux principaux acteurs de l'industrie de la cellulose moulée de gagner des parts de marché dans une dizaine de secteurs d'activité.

De plus, en 2018, la Cellulose de la Loire s’associe à BASF afin de conquérir un nouveau marché : les emballages de fast-food. Des études sont menées pour introduire des agents antibactériens dans les emballages pour hamburgers en cellulose moulée de manière à ce que les additifs contenus dans les fibres recyclées ne contaminent pas la nourriture.

Par ailleurs, Total et ses investisseurs dans les ressources pétrolières tentent une reconversion en 2019. Ils implantent deux grandes usines de cellulose moulée, à Shenzhen (Chine) et dans le Missouri (États-Unis). Ils prennent contact avec les spécialistes du domaine et aimeraient créer des partenariats avec plusieurs start-ups.

Probabilité de réalisation du scénario : 65 %

IV-3-2 - Scénario 2 (optimiste) - 2020 – le leader mondial de l’électroménager utilise la cellulose moulée comme solution de calage

Hypothèses

En 2015, les constructeurs d’électroménager utilisent encore le polystyrène expansé ainsi que le polyéthylène comme solution de calage et de packaging. En janvier 2016, des acteurs de l’industrie tels que Samsung sont conviés à participer au sommet mondial sur l'environnement à Rio de Janeiro. Les nouvelles sont graves : les gisements de pétrole ne permettront de répondre à la demande que durant une dizaine d’années encore si la consommation reste la même. Les grands industriels se voient contraints d’utiliser des ressources plus écologiques dans leur processus de fabrication s’ils ne veulent pas être sanctionnés par des pénalités de plusieurs millions d’euros. Leurs emballages doivent être composés au minimum de 90% de matières recyclables.

Le leader mondial de l’électroménager Samsung engage alors toutes ses équipes de R&D à travailler sur le sujet. Des études sont menées sur les biopolymères, le papier ou la cellulose moulée afin de déterminer quels matériaux permettraient de se conformer à la nouvelle législation à moindre coût. En 2018, les grands groupes veulent montrer que la cause environnementale les préoccupe. Samsung lance une campagne publicitaire de grande envergure quant au recyclage de ses produits. Il en profite pour s'intéresser aux matières utilisées pour le packaging et retient la cellulose moulée comme solution de calage de ses produits, dès 2020. Les industriels concernés gagnent une dizaine de parts de marché. Cette action leur permet également de se faire connaître du grand public et de nouveaux contrats avec de grands groupes sont en négociation.

Probabilité de réalisation du scénario : 15 %.

IV-3-3 - Scénario 3 (pessimiste) - 2023 – La cellulose moulée est éclipsée par les biopolymères

Hypothèses

Dès 2017, voyant les ressources pétrolières diminuer de plus en plus, Total tente une reconversion dans les biopolymères. De nombreux investisseurs se laissent séduire par ce projet et des contrats sont d’ores et déjà conclus entre Total et Roquette. Les premières conséquences industrielles et économiques sont déjà perceptibles en 2019. Ce marché des biopolymères écrase déjà celui de nombreux emballages tels que l’emballage des œufs et de l’électroménager. En effet, dès 2020 les boîtes à œufs en PLA sont monnaie courante dans les supermarchés. Les industriels, fiers de leur reconversion, en font un argument marketing majeur dans leurs publicités.

La cellulose moulée, directement affectée par ce revirement, perd 40% de parts de marché dans le secteur de l’emballage d’œufs et la production d’éléments de calage chute de 50%.

En 2023, l’avenir de l'industrie de la cellulose moulée est très incertain.

Probabilité de réalisation du scénario : 10 %.

V - Conclusion

Plan

Dans un contexte de préoccupations sociales et économiques liées à la protection de l'environnement, la cellulose moulée a l’avantage d'être un matériau biosourcé, biodégradable et recyclable. Cet atout est toutefois encore affaibli par l’image peu valorisante de la cellulose moulée sur le marché de l’emballage. Malgré tout, les utilisations de la cellulose moulée s’étendent désormais à de nombreux domaines. Ses propriétés lui permettent en effet de concurrencer directement le plastique, le polystyrène expansé, le verre ou encore l’acier.

De plus, les producteurs de cellulose moulée, très motivés, tentent d’imposer ce matériau dans des secteurs d’application à plus grande valeur ajoutée. Pour ce faire, la recherche destinée à améliorer ses propriété est dynamique.

Il faut noter que la barquette alimentaire à base de cellulose moulée est actuellement peu développée. En effet, ce matériau ne possède pas les propriétés adéquates pour le contact avec les aliments, et la concurrence avec les matériaux conventionnels, comme le plastique, est difficile. Toutefois, des recherches sont en cours afin de développer ce type de barquettes, ce qui élargirait le marché de la cellulose moulée et doperait son essor industriel.

VI - Bibliographie - Webographie

Plan

HUSS-BRAUN S., POTTIER M.   La cellulose moulée.   Cerig, mars 2010
Consulter
    Solutions d'emballage CDL : un processus de fabrication parfaitement maîtrisé.   Cellulose de la Loire
Consulter
    European Moulded Fibre Association.   EMFA
Consulter
    International Moulded Fiber Association.   IMFA
Consulter
    Une palette en cellulose moulée innovante.   Bulletin de veille "emballage", mai 2011
Consulter
    35 recettes avec des oeufs.   Le Journal des Femmes
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    Porte gobelets 4 places Biodégradable.   Désaltera
Consulter
    Barquette en cellulose moulée.   L'Usine Nouvelle - L'expo.
Consulter
    Barquettes en cellulose moulée.   JC France
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    UK Market Review of Moulded Paper Pulp.   The Waste & Resources Action Programme, octobre 2005
Consulter
    Haricots jetables   FIRN
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    Ecofeutre - Boîte en cellulose moulée.   Mecalux LogisMarket
Consulter
    Protection et calage.   L'Univers de l'Emballage
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    La cellulose moulée.   Cellulopack
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SAPORTA H.   Ecofeutre réinvente la cellulose moulée.   Emballages Magazine, 9 février 2011
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SAPORTA H.   Une palette en cellulose moulée.   Emballages Magazine, 6 mai 2011
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POLITO T.   Ecofeutre modernise son outil de production.   Emballages Magazine, 7 octobre 2011
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