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Philippe Le Thuaut

Chargé de projets & innovation

FoodSafeBioPack

Evaluating and managing the migration of contaminants from cellulosic materials

Guichet de financement

Appel à projets de l’édition 2020 du programme de l’ANR (CE21)

BUDGET & AIDE PUBLIQUE

Budget : 1508 k€

Aides publiques : 742 k€

Durée du projet

49 Mois Date de début : 01/01/2021
Date de fin : 31/12/2024

RÉSUMÉ PUBLIABLE

Nos sociétés se trouvent à un carrefour entre plusieurs alternatives. La fin des emballages uniques en plastique est programmée en France (~2030) et en Europe (~2040). Les matériaux cellulosiques de type papiers et cartons sont aujourd’hui la seule alternative viable biosourcée, biodégradable et déjà recyclée à 70%, qui peut atteindre un marché de masse. La contamination des fibres cellulosiques recyclées par une fraction de de substances cancérigènes issues des encres et des solvants d’impression est devenue toutefois une préoccupation majeure pour la santé des consommateurs. Les autorités allemandes (2017, 2019) et françaises (2019) ont activé le principe de précaution pour tenter de réduire notre exposition à ces substances. La situation peut être qualifiée de critique car le transfert aux aliments peut se produire sans contact, au travers des couches plastiques et concernent aussi bien l’emballage primaire et secondaire (caisse américaine) que l’emballage de transport sont des sources de contaminants. Le niveau de contamination des produits alimentaires sur le marché peut difficilement être évalué par les techniques d'analyse actuelles, en raison de leur manque de sensibilité et de la présence des constituants des aliments gênant leur détection.

Le projet FoodSafeBioPack offre trois contributions majeures.

  • (1) Les conditions de transfert seront qualifiées de manière exhaustive par produit et par modalité pour des aliments emballés prélevés sur le marché et en utilisant un nouveau type de cellules de migration permettant de contrôler l’humidité, la congélation et le réchauffage au four.
  • (2) Les relations entre la structure des assemblages fibreux, la structure et composition des aliments et les mécanismes de transferts de mélanges complexes de substances issues des encres d’impression seront étudiées à l’échelle nanométrique (20 nm) à l’échelle macroscopique à l’aide de nouvelles techniques nano/micro-tomographiques, d’imageries multispectrales et de simulations numériques multiéchelles.
  • (3) Une approche préventive et universelle du risque de contamination sera proposée sur la base d’un dépôt à l’eau d’une couche de microfibres de cellulose (MFC). Cette solution technique préserve non-seulement la recyclabilité et la biodégradabilité initiale des matériaux, mais également améliore grandement les propriétés barrières des matériaux fibreux aux liquides et gaz pour concurrencer directement les matériaux plastiques. Les règles de dimensionnement de la couche MFC et d’évaluation des risques seront intégrées dans des outils prédictifs compatibles avec les approches déjà utilisées pour démontrer la conformité des emballages plastiques (10/2011/EC) ou concevoir des emballages alimentaires.

Les résultats et livrables (28) appuieront l'harmonisation des réglementations des papiers et des cartons pour le contact alimentaire en Europe, ainsi que des futures normes de tests. Le développement de nouveaux types d’emballage écoconçus et sûrs est à portée de main, d’autant plus que la technologie de dépôt humide des MFC est déjà brevetée par un des partenaires et que le coût est 2 à 4 fois inférieur à une solution avec une couche plastique. Les relations structure-propriété et l’évaluation assistée par ordinateur permettront d’optimiser au mieux les MFC pour un usage sur un emballage, un suremballage, un aliment sec ou gras.

Le consortium associe quatre partenaires complémentaires. Deux laboratoires académiques spécialisés dans l’étude des transferts de matière et les matériaux en contact avec les aliments (INRAe Massy, ​​coordination), ainsi que dans la caractérisation et la modélisation de microstructures (Université de Grenoble Alpes). Le laboratoire national de référence français sur les matériaux en contact des aliments (LNE, Trappes) et le centre technique du papier (Grenoble) vont associer leur expérience et leur expertise pour apporter des solutions pratiques aux filières agroalimentaires, du papier et de la grande distribution.

PORTEUR & PARTENAIRES

Porteur :

Paris-Saclay Food and Bioproduct Engineering Research Unit (UMR 0782 SayFood)

Partenaires :

  • le Laboratoire Sols, Solides, Structures, Risques (UMR 5521 3SR)
  • le Laboratoire National de métrologie et d’Essai
  • Centre technique du papier.

CONTEXTE

Dans le contexte d’une demande grandissante pour des emballages biosourcés, recyclables et biodégradables, les fibres de cellulose se présentent comme la principale solution viable d’un point de vue technique et économique. Cependant, la contamination fréquente des aliments par les huiles minérales issues des emballages en papiers et cartons recyclés en contact ou non est un frein à l’utilisation de ces matériaux. Les limites de détection actuelles des composés aromatiques ainsi que l’absence de réglementation harmonisée à l’échelle européenne ne permettent pas une gestion efficace des risques.

DEFIS

La contamination fréquente des aliments par les huiles minérales issues des emballages en papiers et cartons recyclés en contact ou non est un frein à l’utilisation de ces matériaux. Les limites de détection actuelles des composés aromatiques ainsi que l’absence de réglementation harmonisée à l’échelle européenne ne permettent pas une gestion efficace des risques.

Le projet FoodSafeBioPack se propose:

  • d’explorer les voies et mécanismes de transfert au sein des matériaux et des aliments secs et gras de l’échelle de la dizaine de nanomètres jusqu’à l’échelle d’un aliment emballé;
  • de développer de nouveaux tests rapides avec des conditions contrôlées de circulation d’air, de température et d’humidité ;
  • d’explorer de nouvelles techniques de détection directe des contaminants à la surface des matériaux et des aliments par microspectroscopie RAMAN ;
  • d’obtenir des règles de calcul pour l’évaluation rapide des risques de contamination et la conception sûre de systèmes à bases de fibres recyclées prenant en compte la microstructure des matériaux, son design, son usage et l’aliment ;
  • De proposer une action corrective sur les microfibres de cellulose (MFC) proposée comme barrière fonctionnelle universelle pour emballages primaires et secondaires.

MARCHÉS VISÉS

AGROALIMENTAIRE

BIOTECHNOLOGIES

COSMÉTIQUE

SANTÉ / BIEN-ÊTRE

PREMIERS RÉSULTATS

Projet démarré le 12 janvier 2021

PREMIERES RETOMBEES

  • 2 postes (contrats doctoraux de 36 mois) en cours de recrutement
  • 1 conférence internationale invitée (5-16 avril 2021, ACS Spring 2021. Live Events)
  • O.Vitrac. Managing the safety of food contact materials through preventive engineering approaches and innovation. ACS Spring 2021 National Meeting & Expositions. April 5-30 2021, San-Antonio, TX, USA - Live Presentation (Apr 6).

 

PERSPECTIVES

Les résultats obtenus appuieront les évolutions de la réglementation européenne sur les matériaux en contact avec les denrées alimentaires avec notamment la mise en place de bonnes pratiques et d’outils prédictifs harmonisés couvrants des plastiques (outils déjà développés par INRAE) aux matériaux cellulosiques. Les travaux fourniront les bases pour l’évaluation de l’exposition des consommateurs aux huiles minérales via les papiers et cartons recyclés. FoodSafeBioPack prépare ainsi la substitution des emballages plastiques à usage unique à une offre plus diversifiée et durable, parmi lesquelles les matériaux cellulosiques auront une part importante.

CONTACT

Olivier VITRAC, Chercheur INRAE : olivier.vitrac@agroparistech.fr 

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