Usage

ALCIMED - ADEME USABIOSOURCEDEVELOPPEMENTSFRANCEEUROPENNEEtude ralise pour le compte de lADEME Coordination technique Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde USAGE DES RESINESBIOSOURCEES : QUELSDEVELOPPEMENTS FRANCE, DANS LUNIONEUROPENNE ET DANSMONDE? Janvier 2011 e ralise pour le compte de lADEME par le cabinet Coordination technique : Hilaire Bewa, Service Bioressources ADEME Angers en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ? 1/105 ES QUELS EN LUNION DANS LE par le cabinet :Bioressources Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME2/105 Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME3/105 LADEME en bref :

L'Agencedel'EnvironnementetdelaMatrisedel'Energie(ADEME)estun tablissementpublicsouslatutelleconjointeduministredel'Ecologie,de lEnergie,duDveloppementdurableetdelAmnagementduTerritoireetdu ministredelEnseignementSuprieuretdelaRecherche.Elleparticipela mise en uvre des politiques publiques dans les domaines de l'environnement, del'nergieetdudveloppementdurable.L'Agencemetsescapacits d'expertiseetdeconseildispositiondesentreprises,descollectivitslocales, despouvoirspublicsetdugrandpublicetlesaidefinancerdesprojetsdans cinqdomaines(lagestiondesdchets,laprservationdessols,l'efficacit nergtiqueetlesnergiesrenouvelables,laqualitdel'airetlaluttecontrele bruit) et progresser dans leurs dmarches de dveloppement durable. http://www.ademe.fr

Toutereprsentationoureproductionintgraleoupartiellefaitesansle consentement de lauteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite selon leCodedelapropritintellectuelle(art.L122-4)etconstitueunecontrefaon rprimeparleCodepnal.Seulessontautorises(art.122-5)lescopiesou reproductions strictement rserves lusage priv de copiste et non destines une utilisation collective, ainsi que les analyses et courtes citations justifies par lacaractrecritique,pdagogiqueoudinformationdeluvrelaquelleelles sont incorpores, sous rserve, toutefois, du respect des dispositions des articles L 122-10 L 122-12 du mme Code, relatives la reproduction par reprographie. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME4/105 RRE EM ME ER RC CI IE EM ME EN NT TS S Lquipe ALCIMED tient remercier lensemble des acteurs ayant particip cettetude,tantpourleurdisponibilit,quepourlaqualitdesinformations quilsnousontdlivresaucoursdesdiffrentesinteractions,etnotamment les participants aux ateliers de rflexion. NoustenonsenparticulierremercierlesmembresduComitdePilotage pourleurimplicationetlesdiscussionsetretoursaucoursdesdiffrentes runionstoutaulongdeceprojetquitmoignentdelintrtportcette tude : Pllalre 8LWA, AuLMLLmllle MACPLlAux, AuLML!ean-ChrlsLophe CuL1, AuLMLhlllppe 1PAuvln, AuLMLCerard MCuCln, Al1 LAS1u8ClLChrlsLlan 8LLLC?, A8uCerard lCPCn, 8A88lL8Alaln CLn1?, 8n8runo CA8nlL8, CA88LlCu8aLrlce uCLL, ln8AnaLhalle CC8CL-!Cl8L, LlMAC8Alnuomlnlque 1lLL?, L'unlvL8S uL L'LM8ALLACLkarlne 88uLL, MAAMlchel CCLln, MlnlS1L8L uL L'LCCLCClL, uu uLvLLCLMLn1 uu8A8LL, uLS 18AnSC81S L1 uu LCCLMLn1Mlchel A8l8A81, MlnlS1L8L uL L'LCCnCMlL, uL L'lnuuS18lL L1 uL L'LMLCl nlcolas SAnCPLZ, MlnlS1L8L uL L'LCCnCMlL, uL L'lnuuS18lL L1 uL L'LMLCl ChrlsLophe uCukPl de 8ClSSCuu?, nCvAMCn1Charlyse Cu1LAu, L!erme kLAL?LL, 8CCuL11LMlchel SL8LLLCnl, 8CCuL11L!ean-Marc nCn?, SPL8L8runo LLl18L, SuS1lnLC 2u!ean-Luc LLLL1lL8, uSlA Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME5/105 GGL LO OS SS SA AI IR RE E ABSACDV ACV ADEME AFNOR AFOM ANSES BBC BDO BEPOS CA CAGR CEN CO2 COSEI COV CPPIA CS2 DEEE DGCIS DoE ERRE FPAU FUI GES GW GPN HDT IAR IEED IRT JBPA JEA JV Acrylonitrile-butadine-styrne Association Chimie Du Vgtal Analyse de Cycle de Vie Agence de l'Environnement et de la Matrise de l'Energie Association Franaise de Normalisation Atouts, Faiblesses, Opportunits, Menaces AgenceNationaledeScuritSanitairede l'Alimentation, de l'Environnement et du Travail Btiment Basse Consommation Butanediol Btiment Energie Positive Actate de cellulose Taux de croissance annuel cumul Comit Europen de Normalisation Dioxyde de Carbone Comit Stratgique des Eco-Industries Composs Organiques Volatils China Plastics Processing Industries Associations Sulfate de carbone Dchets d'Equipements Electriques et Electroniques DirectionGnraledelaComptitivit,del'Industrieet des ServicesUS Department of Energy Bureaudelefficacitnergtiqueetdesnergies renouvelables Films Plastiques Agricoles Usags Fond Unique Interministriel Gaz Effet de Serre Gigawatt Green Purchasing NetworkTemprature de flchissement sous charge Industries et Agro-Ressources Institut d'Excellence des Energies Dcarbones Institut de Recherche Technologique Japan BioPlastics Association Japan Environment Association Joint Venture Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME6/105 KtpaMAAP MEDDTL MINEFI MOA NMMO OCDE OGM PA PAC PBAT PBSH PCRD PIPAME PDO PE PET PHA PHB PLA PLFR PP PUR PS PTT PVOH R&D REACH RT SHS TGAP TIC UE UIC USCC USDA Kilo tonnes par an Ministredel'Alimentation,del'Agricultureetdela Pche Ministre de l'Ecologie, du Dveloppement Durable, des Transports et du Logement Ministre l'conomie, des Finances et de l'Industrie Matrise douvrage N-methylmorpholine-N-oxyde OrganisationdeCooprationetdeDveloppement Economiques Organismes Gntiquement modifis Polyamide Politique Agricole Commune Polybutylne adipate trphtalate Polybutylne succinate trs haute densit molculaire Programme Cadre de Recherche et Dveloppement Ple Interministriel de Prospective et d'Anticipation des Mutations Economiques Propanediol Polythylne Polythylne trphtalatePolyhydroxyalcanoate PolyhydroxybutyrateAcide polylactique Projet de Loi de Finances Rectificative Polypropylne Polyurthane Polystyrne Polytrimthylne trphtalate Alcool polyvinylique Recherche et Dveloppement Enregistrement,valuation,autorisationetrestrictions des substances chimiques Rglementation Thermique Sciences Humaines et Sociales Taxe Gnrale sur les Activits Polluantes Technologies de lInformation et de la Communication Union Europenne Union des Industries Chimiques US Composting Council United-States Department of Agriculture Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME7/105 IIN ND DE EX X D DE ES S I IL LL LU US ST TR RA AT TI IO ON NS S Figure 1 : Dmarche de ltude ...................................................................................15 Figure2:Capacitsdeproductionmondialesdersinesbiosourcesparzones gographiques et typologies de ressources ................................................................29 Figure3:Evolution(2010-2013)descapacitsdeproductionmondialesdes diffrentes typologies de rsines biosources .............................................................31 Figure 4 : Acteurs contribuant l'volution potentielle des capacits de production de rsines biosources entre 2010 et 2013, par zone gographique ................................32 Figure 5 : Chane de valeur prsentant le cur de mtier dacteurs impliqus dans la production de plastiques base de cellulose ..............................................................33 Figure 6 : Chane de valeur prsentant le cur de mtier dacteurs impliqus dans la production de plastiques base damidon ...................................................................36 Figure7:Rpartitiongographiquedescapacitsdeproductionactuelleset prospectives des rsines base damidon ..................................................................38 Figure 8 : Chane de valeur prsentant le cur de mtier dacteurs impliqus dans la production de plastiques base de PLA .....................................................................39 Figure9:Rpartitiongographiquedescapacitsdeproductionactuelleset prospectives des rsines base de PLA .....................................................................42 Figure 10 : Membres de la famille des PHA ................................................................44 Figure 11 : Chane de valeur prsentant le cur de mtier dacteurs impliqus dans la production de plastiques base de PHA .....................................................................44 Figure12:Rpartitiongographiquedescapacitsdeproductionactuelleset prospectives des rsines base de PHA ....................................................................47 Figure 13 : Chane de valeur prsentant le cur de mtier dacteurs impliqus dans la production de plastiques base de monomres biosourcs .......................................49 Figure 14 : Exemples de building blocks .....................................................................50 Figure15:Niveaudematuritd'utilisationdesrsinesbiosourcespardiffrents secteurs ......................................................................................................................55 Figure 16 : Caractrisation des diffrentes typologies d'emballage .............................57 Figure17:Stratgieglobaledesindustrielsdelautomobileenmatirederduction dimpact environnemental ............................................................................................68 Figure 18 : Rpartition des pices plastiques dans l'automobile ..................................69 Figure 19 : Enjeux guidant les volutions du secteur du btiment ...............................73 Figure 20 : Objectifs franais en matire defficacit nergtique du btiment .............74 Figure 21 : Axes du BioPreferrred Program .................................................................79 Figure22:Actionsdel'achatprfrentielsurlesmarchspublicsdanslecadredu BioPreferred Program ............................................................................................80 Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME8/105 Figure23:Caractristiquesprincipalesdesstratgiesjaponaisesde2002,relatives aux biotechnologies et la biomasse ..........................................................................83 Figure24:Certificationsetlabelsconcourantl'essordesplastiquesbiosourcsau Japon ..........................................................................................................................85 Figure 25 : Exemples de labels EU vhiculant des notions d'cologie .........................86 Figure26:Labelseuropensrelatifsaucaractrebiosourcetcompostablede plastiques ....................................................................................................................87 Figure 27 : Plan d'actions pour dvelopper la filire franaise de rsines biosources 99 Tableau1:Rpartitionparzonesgographiquesdescapacitsdeproduction mondiales des rsines biosources .............................................................................27 Tableau 2 : Capacits de production mondiales actuelles (2010) et prospectives (2013) en fonction des diffrentes typologies de rsines biosources ....................................30 Tableau3:Capacitsdeproductionactuellesetprospectivesdesrsinesbasede cellulose dans les grandes zones gographiques .......................................................35 Tableau4:Capacitsdeproductionactuellesetprospectivesdesrsinesbase damidon dans les grandes zones gographiques .......................................................37 Tableau5:Capacitsdeproductionactuellesetprospectivesdesrsinesbasede PLA dans les grandes zones gographiques...............................................................41 Tableau6:Capacitsdeproductionactuellesetprospectivesdesrsinesbasede PHA dans les grandes zones gographiques ..............................................................46 Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME9/105 RRE ES SU UM ME E Le terme de rsines biosources a t choisi pour cette tude car jug pertinent au regard du champ applicatif de la plasturgie. Ce choix na cependantpasvocationexclurelesautrestermesexistantpour dsignercesmmesmatriaux,telspolymresbiosourcsou plastiques vgtaux. Lesrsinesbiosourcessontaudbutdeleurcourbedexprienceet constituentungroupehtrognedeproduitsentermesderessources,de proprits,dematuritdedveloppement,decapacitsdeproduction, dusagesetdemarchscibls.Leurdveloppementarelativementpeu progressdanslesderniresannes entermesdecapacitsmondiales(0,72 millions de tonnes par an en 2010, soit 0,3% de la production mondiale actuelle deplastique)alors mmequelles fontlobjetduneattentioncroissante. Siles capacits pourraient atteindre 1,6 millions de tonnes dici 3 ans, nous faisons le constatdepuisplusieursannesdannoncesdecapacitdeproduction croissantes,dudveloppementdumarch,etpourautantdecapacits stagnantes. Bassurunecartographiemondialedescapacitsactuellesdeproductionet projetes3annes,puissurltudedesfreinsauprsdesindustriels utilisateurs,cetravailapourobjectifdecomprendrecequifreineaujourdhui tant la demande que loffre. Lidentification de verrous prcde ainsi une phase de recommandations destine la puissance publique sur les outils incitatifs mettre en uvre pour passer du mythe la ralit et positionner la France sur ce march davenir. Ce travail marque ainsi la volont de passer laction etdesoutenirlafilirefranaisepournepaspasserctdunefilirede lconomie verte, source de valeur ajoute et de cration demplois. La rflexion mene dans cette tude est issue dun processus incrmental bas surlidentificationdeverrouspesantsurlafilirefranaisedesrsines biosources, ainsi que celle des leviers associs. En parallle, un tour dhorizon desleviersincitatifsateffectudansleszonesgographiques cibles (tats-Unis,ChineetJaponetEurope).Eneffet,parmilespays membresdelOCDE,lesEtats-UnisetleJaponapparaissentcommeleaders enmatiredinnovationetprsententdoncdespointsdecomparaison pertinentspourlUEetlaFrance.LesEtats-Unisontdeplusmisenplacele BioPreferredProgram misantsurlexemplaritdelEtatfdral,surune campagneimportantedecommunication,surunedfinitionlargedesproduits Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME10/105 biosourcs,ainsiquesurlaconstitutiondunebasededonnessurbase dclarative. La Chine a pour sa part t considre au sein de cette tude pour desraisonsconomiques,maisgalementenraisondesinvestissements quelle concde dans les filires de lconomie verte et qui la positionne dores et dj comme un futur leader des conomies low carbone . Cetourdhorizonapermis,dansunelogiquederecherchedecas remarquables, de faire merger des tendances et outils incitatifs pour alimenter ltude. Au regard des analyses et de ces enseignements, le positionnement de laFranceatsynthtislaideduneanalyseAFOM(Atouts/Faiblesses/ Opportunits/Menaces).Cetravailateffectuentenantcomptedu contexteeuropenodenombreusesinitiativesmergent,notamment traverslestravauxdu LeadMarketInitiative etduComitEuropende Normalisationquitmoignentdelavolonteuropennedestructurerune dmarche commune pour lessor des produits biosourcs. Lesrflexionsmenesontalorspermisdidentifierlensembledesverrous prioritairesagissanttantsurloffrequesurlademande.Cetravailat effectuenconsidrantlensembledelachanedeproductionetdonc diverses natures de verrous : ceux lis une tape spcifique, ceux lis une transition entre plusieurs tapes ou encore les verrous transversaux (pouvant impliquer les consommateurs, la gestion de fin de vie, etc.). Une gouvernance commune et prenne au niveau franais, des objectifs nationaux ainsi quune stratgiedecommunicationpertinentedoiventtremisenplaceenFrance, afindeconstitueruncadrecohrentpourledveloppementdesrsines biosources.L'mergencedelafilirefranaisedoittresoutenueparle dveloppementdescomptencestechnologiques,lastructurationdune chanedacteursetlacrationdefondsdinvestissementsddis,soutenant tantlesactivitsdeR&Detdedmonstration,queladaptationdesoutils actuels de production. Motscls :polymres,rsinesetplastiquesbiosourcs,capacitsde production,valorisationdelabiomasse,indpendancenergtique, dveloppementdefilires,innovation,leviersdadoptionsurloffreetla demande,systmesnormatifsetincitatifs,investissements,plan dactions. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME11/105 SSO OM MM MA AI IR RE E REMERCIEMENTS....................................................................................... 4 GLOSSAIRE............................................................................................... 5 INDEX DES ILLUSTRATIONS ......................................................................... 7 RESUME ................................................................................................... 9 SOMMAIRE .............................................................................................. 11 I.CONTEXTE ET OBJECTIFS .................................................................... 12 I.1.Lesco-industriesetlavalorisationdelabiomassedesfinsnon alimentaires ........................................................................................................ 12 I.2.Objectifs de ltude ............................................................................................. 14 I.3.Droulement et mthodologie gnrale .............................................................. 15 I.4.Elments de cadrage et champ de ltude ......................................................... 17 II.CARTOGRAPHIE MONDIALE DE LA PRODUCTION DE RESINES BIOSOURCEES .................................................................................... 20 II.1.Prambule.......................................................................................................... 20 II.2.Descriptiondumarchmondialdesrsinesbiosourcesetdeses tendances dvolution ........................................................................................ 26 II.3.Description du march mondial par typologie de plastiques biosourcs ............. 33 III.RETOURS DES MARCHES QUANT A LADOPTION DES PLASTIQUES BIOSOURCES ..................................................................................... 55 III.1.Prambule.......................................................................................................... 55 III.2.Emballage .......................................................................................................... 57 III.3.Agriculture .......................................................................................................... 60 III.4.Electronique / Bureautique / Electrotechnique .................................................... 63 III.5.Transport (automobile / ferroviaire) .................................................................... 67 III.6.Btiment (construction neuve et rnovation) ...................................................... 73 IV.RECOMMANDATIONS SUR LES LEVIERS INCITATIFS A METTRE EN PLACE EN FRANCE ....................................................................................... 77 IV.1.Prambule.......................................................................................................... 77 IV.2.Tourdhorizondeslmentsincitatifsconcourantlessordesrsines biosources dans les zones gographiques cibles ........................................... 78 IV.3.Recommandations ............................................................................................. 93 Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME12/105 I.Contexte et objectifs I.1.Les co-industries et la valorisation de la biomasse des fins non alimentaires I.1.a.Les co-industries Lagestionetlaprservationdesressourcesnaturellessontaujourdhui incontournables,lesco-industriesdevantcontribuerde maniredterminante ces dfis. Selon la dfinition de l'OCDE, les cotechnologies reprsentent les biensetservicesvisantmesurer,prvenir,limiteroucorrigerlesatteintes l'environnement touchant l'eau, l'air, le sol et les problmes en rapport avec les dchets, le bruit et les cosystmes. Ellesrecouvrentdonclafoislesressourcesetlesnergiesrenouvelables, lconomiedesressources,lestechnologiesenvironnementalesprventiveset curativesetlerecyclage.Envuedelesdvelopper,lco-innovationest aujourdhuilunedesprioritsdelapolitiquedelUnionEuropenne,la croisedesstratgiesdeLisbonnepourlconomiedelaconnaissance,etde Gteborgpourledveloppementdurable.Celasetraduitpardespolitiques fortesdesoutienauxcotechnologiesetlacrationdenombreuxoutilspour mettreenuvrecespolitiques(Directives,plansdactiontelsqueleplan ETAP, instruments de soutien financier, etc.). Dans ce contexte, le dveloppement des filires co-industrielles constitue une prioritindustriellelaquellelaFrancearponduensedotantduplan stratgique Ecotech2012 lancenjuillet2008.Ledveloppementdes technologiesvertesestgalementlunedesprioritsdirectesouinduitesdu Grenelle de lEnvironnement, dont la conduite des programmes, devrait gnrer plusde600000emploiset450milliardsd'eurosd'activitconomiquesurla priode2009-2020.Silindustriefranaisedisposedenombreuxatouts, notamment dans les filires socle (secteurs de leau et de lassainissement, de la gestion des dchets ou encore du traitement des pollutions locales), elle demeurenanmoinsenretraitsurlesnouveauxchampsdedveloppement, dont la valorisation de la biomasse1. Dans ce contexte et pour accrotre encore limpactconomiqueduGrenelle,ilestncessairededvelopperlesfilires industrielles stratgiques de la croissance verte en vue de faire reposer le plan dinvestissement sur des matriaux nationaux plutt que sur des importations. 1 Les autres filires concernes hors valorisation de la biomasse sont lefficacit nergtique du btiment, le recyclage, la valorisation nergtique des dchets, etc. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME13/105 I.1.b.Lavalorisationdelabiomassedes fins non alimentaires

Lesressourcesagricolesreprsententlunedesprincipalesalternatives lutilisationduptrolepourdenombreusesapplicationsentantquesource dnergierenouvelableetdematirepremirecarbone.Lutilisationdela biomasse correspond galement un vecteur de cration de nouveaux produits parlapportdenouvellesfonctionnalits.Ainsi,ledveloppementdesproduits biosourcs sinscrit dans une problmatique globale de dveloppement durable rgie par les principaux enjeux suivants : AmliorerlindpendanceetlascuritnergtiquesdelaFrance,en offrantdesalternativesauptrolelimpactngatifsurlabalance conomique franaise. Amliorerlaprotectiondelenvironnement,notammentenlimitantles missions de gaz effet de serre qui contribuent au changement global du climat. Assurerlacroissanceconomiqueetnotammentcelledesrgions rurales par louverture de nouveaux marchs, notamment : i.Enoffrantauxagriculteursdenouvellesopportunitsde dbouchsindustrielsetenvitantladsertificationdes territoires agricoles ; ii.Enprofitantdesnombreusesopportunitsde dveloppementconomiqueassocies(crationde nouvellesindustriesdetransformation,dedistribution,de services, etc.). LtudeMarchactueldesbioproduitsindustrielsetdesbiocarburantset volutionsprvisibleschance2015/2030raliseparALCIMEDen 2006pourlecomptedelADEME,aainsifaitressortirles biomatriaux 2 commelunedestroisfiliresagro-industriellesprioritairesentermesde positionnement stratgique et industriel pour la France. Ces filires ont de plus treconnuescommecellespourlesquellesleslevierssocitaux, conomiquesettechnologiquespermettront,silssontefficacementmisen uvre et dploys, un essor vritable des bioproduits sur le plan conomique, ainsiquesurleplandesgainsenvironnementauxparleCommissariat 2Biomatriaux :filireagro-industriellelarge,regroupantlesmatriauxbasedepolymres biosourcs et les matriaux composites contenant des fibres naturelles.Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME14/105 Gnral au Dveloppement Durable dans son rapport Les filires industrielles de lconomie verte 3. Danslecadredeleurstratgieglobalevisantrduirelesimpacts environnementauxdeleursproduits,lesindustrielsrecherchentparailleurs identifier des alternatives aux matires dorigine fossile de plus en plus rares et coteuses. Cest la raison pour laquelle, ils recherchent identifier, dvelopper et valider de nouvelles solutions de matriaux et de procds ayant un impact positifsurleurempreinteenvironnementale.Troiscatgoriesdematriauxles intressent particulirement dans ce cadre :Les matriaux recycls, issues dune filire de rcupration de pices en fin de vie et rpondant la Norme ISO 14021 Lesmatriauxcompositescontenantdesfibresvgtales,constitusde fibres(lin,chanvre,sisal,bambou,knaf,etc.)incorporesunematrice polymrique Lesmatriauxbasedepolymresbiosourcs,issusderessources renouvelables.Cesderniersconstituentencoreunchampmergent,la plupart tant des stades de dveloppement peu avancs. I.2.Objectifs de ltude LeDpartementBioressourcesdelADEMEsouhaiterenforcersa connaissance des diffrentes rsines biosources commercialises ou en cours de dveloppement ainsi que lvolution de leurs usages. Ltude a pour objectif dtablirunedescriptionfinedumarchmondialdesrsinesbiosources,de sonvolutionquelquesannesetdecomprendrelesfreinsrelsau dveloppement des diffrentes catgories. 3Autretude :celleralisepourlecompteduMinistredelEconomie,delIndustrieetdes Finances danslecadreduplanEcotech2012: Dvelopperlesco-industriesenFrance a positionnlavalorisationdelabiomassecommelunedesfiliresfortecroissance(tauxde croissancesuprieure5%/an),filiresstimulesparlesprixdesnergiesfossilesetdes matirespremiresetdoresetdjsuffisammentmaturespourpermettredecrerdes rendements conomiques et environnementaux attractifs.

Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME15/105 Dans le contexte prcdemment dcrit, la mission dALCIMED a consist :Effectueruntravailderecensementdesprincipalesrsinesbiosources commercialisesouendveloppement,descapacitsdeproduction actuelles et futures, etc.Analyserlesprincipalesutilisationsdesrsinesbiosources,lesprofils dutilisateursetbnficierduretourdexpriencesdesutilisateursafin didentifierleslmentsclsdepromotionetdessordesrsines biosources. Identifierlessystmesincitatifsnationauxremarquablesetleseffetsde leviers ddis aux rsines biosources, dans certaines zones gographiques cibles. Identifier les leviers de dveloppement des rsines biosources, mesurer la marge de manuvre des pouvoirs et agences publiques et laborer une liste dactions cls. I.3.Droulement et mthodologie gnrale Afindatteindrecesobjectifs,ltudesestdrouleenquatrephases successives, de dcembre 2009 octobre 2010 :PhaseI :panoramadesrsines biosourcespartypologies :capacitsde production 2010 et 2013, acteurs les dveloppant, etc. Phase II : retours dexpriences des utilisateurs et identification des leviers dadoption des rsines biosources Phase III : systmes incitatifs remarquables et effets de leviers potentiels Phase IV : recommandations et pistes dactions pour les pouvoirs publics Figure 1 : Dmarche de ltude Phase 1 Phase 2 Phase 3Panorama des polymresbio-sourcs : typologie, capacitsde production,acteurs les dveloppant, optionsde fin de vieRetours dexpriences des utilisateurset identification desleviersdadoption des polymresbio-sourcsSystmesincitatifs nationauxremarquables et effetsdeleviers potentielsRunionde lancementComit de PilotageComit de PilotageComit de PilotageAtelier02/12/2009 17/03/2010 28/05/2010Phase 4Recommandationset pistes dactionspourles pouvoirspublics08/11/2010 28/09/2010Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME16/105 Troisrunionsdecomitdepilotageetunatelieronttorganissafinde garantir la bonne volution de ltude. Des moyens spcifiques chaque phase ont dautre part t mis en uvre : Lapremirephasedecartographiesestappuyesurdesbasesde donnestechnico-conomiquesetsuruneanalysebibliographiquede rapports de rfrence, tels que Product overview and market projection of emerging bio-based plastics - PROBIP 2009 de lUniversit dUtrecht (juin 2009), PanoramaEuropensurlesplastiquesbiosourcs Entreprise EuropeNetwork(fvrier2009),ouencoreIndustrialusesforcrops: marketsforbioplastics HGCA4(avril2009).Unetrentainedentretiens tlphoniquesagalementtraliseavecdesacteursindustriels, acadmiquesetdesacteursdelagestiondesdchetsafindaborder lvolution actuelle et prospective du secteur. Ensuite,unetrentainedentretienstlphoniquesavecdesutilisateursdes principales industries consommatrices de matires plastiques a t ralise danslebutdanalyserlesutilisationsactuellesetfuturesdesrsines biosourcesetdedterminerlesattentesenfonctiondesprofils dutilisation,lesbesoinsinsatisfaits,lesleviersdadoption,lesfacteurs limitant la prise de dcision stratgique, les avantages mis en avant lors de lacommercialisation,etc.Lessecteursvissenprioritlorsdeces entretiens ont t bass, en accord avec le comit de pilotage, sur la vision delaFdrationdelaPlasturgieetconcernentdonclagriculture,les transports, llectronique / lectrique, lemballage, ainsi que le btiment. On notera que les applications textiles et biomdicales ne sont pas traites au sein de ltude. Latroisimephaseaeupourobjectifderecenserquelquessystmes incitatifs en Europe, aux Etats-Unis / Canada et en Asie, dans une logique decasremarquables,incluantlesdiffrentesnormes,rglementations, cotaxes,labellisations,etc.Desentretiensonttconduitsdanslebut danalyserleurseffetsdeleviersquantaudveloppementdesdiffrents marchs,entenantcomptedesinteractionsdynamiquesentreloffreetla demande,quicaractrisenttoutmarchmergent.Cettetroisimephase sestainsiappuyesurlaralisationdunequinzainedentretiens tlphoniquesavecdesorganismespublicsnationauxoueuropens (Commission Europenne, dont des membres de l Ad-hoc Advisory Group forBio-basedProducts danslecadredu LeadMarketInitiative , US FederalBio-basedProductsPreferredProcurementProgram ,etc.),ainsi 4 : Home Grown Cereals Authority Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME17/105 que sur une analyse de rapports, tels que Taking Bio-based from promise tomarket (novembre2009), Lachimieduvgtal,uneprioritpourla France Haut Conseil de la Coopration Agricole (septembre 2009), etc. Ces trois phases ont constitu le socle de connaissances de ltude pour la phasederecommandationsdestinesauxpouvoirspublicsfranais.La rflexionmenesestnourriedunatelier,rassemblantlensembledes partiesprenantesliescesujet :acteursacadmiques,industriels(aux diffrentespositionsdelachanedevaleur)etdelapuissancepublique, afin de faire merger un consensus sur les leviers et actions prioritaires. Cedocumentestunesynthsedeltudedontleplanatdfinienaccord aveclADEME,quidisposedesupportsdeprsentationPowerpointetdune basededonnessousformatExceldelensembledesrsinesbiosources identifies et recenses en phase I. I.4.Elments de cadrage et champ de ltude I.4.a.Quelledfinitionretenirdanslecadre de cette tude ? Denombreusesconfusionsontmergenraisondelutilisationdetermes ambigus, tels que biopolymres ou bioplastiques . Le prfixe bio peut eneffetdsignerlescaractresbiosourcs,biodgradablesouencore biocompatiblesdunmatriauetnestdoncpasadaptentantquetel.Ilen rsulte confusion et mauvaise comprhension du consommateur final. Au sein de cette tude, le terme biosourc a t choisi suivant les recommandationsduCEN5etrefltelavolontdelADEME,en accordaveclecomitdepilotage,dorienterlarflexionmene surlutilisationderessourcesrenouvelablesdanslaproduction denouveauxmatriaux.Cechoixestenparfaitecohrenceavec celui des instances europennes dutiliser le terme bio-based . 5 Plastics Recommendation for terminology and characterisation of biopolymers CEN TC 249WG17N035bet Versionfranaisedu3.1duprCEN/TR15932,Plastiques Recommandations pour la terminologie et la caractrisation des biopolymres BNPP. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME18/105 Notonsquelanotiondebiodgrabilitserapriseencompteautraversdela dimensiondefindeviedesmatriauxconsidrsetquellesera majoritairementabordesouslangledelacompostabilit(tellequedfinie dans la norme EN 13432:2000). I.4.b.Champ de ltude Lechampdeltudecouvrelensembledesthermoplastiques constitusdepolymres,pourtoutoupartiedorigine renouvelable.Ltudeseconcentreexclusivementsurles dbouchs de la plasturgie du secteur de la chimie6. Elle concerne donclesrsinesplastiquesbasedecellulose,damidon,de PLA,dePHAetdemonomresbiosourcs(PA,PUR,PE,PET, PBS, PVC, etc.). Lunedesdifficultsrencontresrsidedanslhtrognitdestermes dsignant un matriau plastique tout au long de sa chane de valeur. Ainsi, les termesdepolymres,rsinesetplastiquessectoientpourreflterles ralitsdesfiliresindustriellesimpliquesetilestdoncncessairedeles dfinir :Le terme plastique couvre une varit de produits se rfrant une matrice polymreetprsentantcertainescaractristiquesmcaniques.Ilfaitdonc rfrencelavaleurdusagedumatriauaprstransformationetpeut prendre toutes sortes de formes : films, pices moules, mousses, etc.7 Larsinedsignedonclamatiredebasepourfabriquerlamatire plastique.Elleseprsentegnralementsousformedegranulesutiliss parlescompounders.Cetermefaitdoncrfrenceaumatriauprsent linterface des filires chimie et plasturgie. Les rsines servent de liant pour la liaison entre les diffrentes particules du renfort, telles que les fibres. Au seindecerapport,lescapacitsdeproduction voquesseronten ralit celles des rsines. Enfin,lespolymressontleslmentsconstitutifsdesrsines.Le biosourage des polymres entrane donc ncessairement celui des rsines et des plastiques correspondants. 6 Lafilirenergienestpasconsidredanscedocument,linstardautresdbouchsdela chimie, comme le domaine mdical. 7Les textiles (fils et fibres)ainsiqueles lastomres nesontpasdesmatiresplastiques proprement parler. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME19/105 Enfin,siltudenelesconsidrepasdirectement,lutilisationdesfibres naturellesparticipeauxrflexionsmenescommelmentintgrantcertains matriaux composites, dont la matrice est biosource. Les impacts gnrs par lintgration de ces fibres, en termes de ressources, de procds et de gestion defindevie,sontdoncconsidrer,certainestudesseconcentrant exclusivement sur le sujet, telles que ltude mene conjointement par lADEME etleFRD, Gisementaccessibledefibresvgtalesusagesmatriauxen France , initie en juin 2010. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME20/105 II. Cartographiemondialedelaproductionde rsines biosources II.1.Prambule Lamaturitdesplastiquesbiosourcsesttrsfaibleau regarddesautresmatriauxbasedepolymres,la biodgradabilitayantconstitudanslesannes1990un vecteur important de leur dveloppement. Introduirelesujetdes plastiquesbiosourcs ncessitedemettreen perspectivelemarchdes plastiquesdanssaglobalit. Utilissunechelle significativedepuisseulement quelquesdcennies,les plastiquessontdenouveaux entrantssurlemarchdes matriauxbasede polymres.En2004,ausein delEuropedes27,ils reprsentaienteneffet6%de laproductiontotaledeces matriaux8, slevant 920 millions de tonnes, contre 25% pour le ciment (240 millions de tonnes) ou encore 22% pour lacier brut (200 millions de tonnes). Lesplastiquesbiosourcssonteux-mmesunstadetrsamontdeleur dveloppement : Bio-basedplasticsareintheirinfancy commele soulignelerapport Productoverviewandmarketprojectionofemergingbio-basedplastics-PROBIP2009 delUniversitdUtrecht.Pourtant,lacration dupremierplastiquebiosourcremonte1870(cf.PartieII.3.aPlastiques biosourcs base de cellulose). 8 Productoverviewandmarketprojectionofemergingbio-basedplastics-PROBIP2009 Universiteit Utrecht, juin 2009. Production mondiale de plastiques Laproductionmondialedeplastiques,si elleacontinucrotreaucoursdela dernire dcennie, a rgress au cours des deuxderniresannes,enraisondela crise.Elleaainsiatteint245millionsde tonnesen2008et230millionsdetonnes en2009.Ensebasantsuruntauxde croissancelongtermede4%,la production2010,traduisantleseffets relatifs de la reprise, peut raisonnablement tre estime 245 millions de tonnes. Plastics the Facts 2010. An analysis of European plastics production, demand and recovery for 2009 European Plastics Industry, septembre 2010 Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME21/105 Depuis, de nombreux mlanges ont t dvelopps et de nombreuses pices, fabriquesdurantlapremirepartieduXXmesicle,lamajoritnayantpas atteint un stade de commercialisation. Le choc ptrolier de 1970 cra un certain intrtindustrielpourlesproduitsissusdelabiomasse,maiscenestque depuislesannes2000quelachimieduvgtaletlesplastiquesbiosourcs plus particulirement ont suscit un intrt marqu, tant des industriels que des pouvoirs publics, et que de multiples dveloppements ont t effectus. Le dveloppement des plastiques biosourcs a t initi dans les annes 1990 parlavolontdefournirauxmarchsdesproduitsbiodgradables,afinde diminuer de manire significative la quantit de dchets gnrs. Cette volont anotammenttsoutenueparleconstatdunepollutioncroissantedeseaux internationales. Les plastiques biosourcs ne sont pas tous biodgradables et il existegalementdesplastiquesbiodgradablesissusderessourcesfossiles. Ce constat dcorrle bien les notions de biodgradabilit de lorigine mme des plastiques.Parailleurs,silabiodgradabilitdecertainsplastiquespourrait conduire une valorisation du produit aprs utilisation en compostage, les fins deviedesplastiquesbiosourcs,quilssoientbiodgradablesounon,sont multiples.Lenfouissementdemeureuneralitdansdemultiplespays, notammentdanslespaysendveloppement,lespaysindustrialisslui prfrantapriorilincinration.Lerecyclageetlecompostage9,ourecyclage organique,rcemmentsoutenusparlesAutorits,sontdesvoiesde valorisationencorepeudveloppescarsouffrantdunmanque dinfrastructures ddies. Du fait de ce manque de maturit, les donnes prsentes dans ce rapport sont moinstayesquellesnelauraienttpourdesmatriauxplusmatures, commeauseindusecteurdupapier,leplusgrandproducteuractuelde matriauxbasedepolymresbiosourcs10.Eneffet,ilestimpossiblede recueillircertainesdonnescomptetenudeleurcaractreconfidentielet stratgique pour les acteurs interrogs. 9 Notamment le compostage industriel, au sens de la norme europenne EN13 432. 10Avecuneproductionatteignant365millionsdetonnesparanen2006,daprs Product overviewandmarketprojectionofemergingbio-basedplastics-PROBIP2009Universiteit Utrecht, juin 2009. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME22/105 Loffre des plastiques biosourcs se dveloppe rapidement, la complexificationdumarchtmoignantdeleurrelpotentiel de dveloppement. Lintroduction des plastiques biosourcs sur le march constitue un rel dfi de par la comptition avec les plastiques conventionnels, tant en termes de cots quedeperformancestechniques.Cesderniersonteneffetbnficide dcenniesdoptimisationdesprocdsetsontdsormaismatrisspar lensembledelachanedeproduction.Nanmoins,auregarddelaprisede conscience socitale et de la volont des acteurs industriels de rduire limpact environnementaldeleursproduits,desstart-upsetdesPME,ainsiquede grands groupes ont men de nombreux dveloppements. Les PME ont largement particip au dveloppement des plastiques biosourcs. Pionnires dans la majorit des cas, elles se sont rapidement dveloppes en lespace de 10 ans, linstar de NOVAMONT ou de BIOTEC. Plus rcemment, desPMEcommeCEREPLASTouTIANANsesontgalementpositionnes. Paralllement,degrandsgroupes,telsDOWCHEMICALS,BRASKEM, ROQUETTEouencore MITSUBISHI,ontinitidesprojetssurunouplusieurs plastiquesbiosourcs.Loffresecomplexifieainsirapidementavecde nombreuxprogrstechnologiques,cesmatriauxsesituantaudbutdela courbe dapprentissage. Deuxvoies distinctes de dveloppement se dessinent enparallle:i)ledveloppementdunechimiedefonctionnalisationdes polymres naturels, menant lobtention de plastiques prsentant de nouvelles fonctionnalitsetii)lmergencedesolutionsetdevoiesdebiosouragede polymresconventionnelsdansunelogiquedesubstitutionpourlesmarchs utilisateurs.Lintrtdecettedernirevoiersidedanslapossibilitdune utilisationquasiimmdiatedesprocdsetdescapacitsindustrielles existantes. CommelesoulignelerapportduHCCA11,cesdeuxvoiessancrentdansune base commune quest la chimie du vgtal et qui sappuie, entre autres, sur les biotechnologies blanches. Si ces dernires prsentent un intrt fort, tant pour la production dun portefeuille de polymres largi aux multiples fonctionnalits, quentermesderductiondelaconsommationnergtique,leurpoidsest 11 Rapport La chimie du vgtal Une priorit pour la France HCCA, septembre 2009. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME23/105 encorelimitauniveaumondial.Lescapacitsdeproductionsonteneffet actuellement limites12, encore loin dgaler celles de la chimie traditionnelle. La complexification de loffre est par ailleurs renforce par deux lments : Lalogiquedegradesfaonpourrpondrelafoisauxexigencesdes transformateurs,desutilisateursetdesconsommateurs.Ainsi,lesrsines peuventtremodifies plusieursreprisespar lesdiffrentsacteursdela plasturgie, avant dtre mises en forme pour une application dfinie. Cela se traduitparlacommercialisationde blends ,mlangeantrsines ptrochimiques, biosources et additifs. Lintgrationdefibresnaturellesquipermetdedvelopperdenouvelles proprits(laspectclrsidantdansladhsionfibres/matrices).Elle impliquedadapterlesprocdsdeproduction,lecomportement rhologique de la rsine tant modifi. Ledveloppementdeloffretraduitnonseulementlamultiplicitdesbesoins desutilisateurs,quisexprimeaujourdhuientermesdefonctionnalits,mais galement le potentiel des plastiques biosourcs. Lesplastiquesbiosourcssontaujourdhuiintgrsausein desrflexionsstratgiqueseuropennes,cequimarqueune volont politique forte.

Cestenraisondecepotentielquelesplastiquesbiosourcstrouvent actuellementunpositionnementpertinentauseindesgrandesrflexions stratgiques.UnexemplemarquantestceluiduLeadMarketInitiative(LMI) delaCommissionEuropenne,cherchant,pourlessixdomainesinnovants slectionns13,leverleslmentslimitantleurdveloppement.Lesproduits biosourcsconstituentlundecessixdomaines,lestravauxmensdansle cadreduLMItantsoutenusenparalllegrceladmarchevolontaire dacteursindustrielsconstituantl Adhocadvisorygroupforbio-based products 14.CetteintitiativeaparailleurstrouvunchoauseinduCEN- Comit Europen de Normalisation dans le Comit technique CT 249 ddi au 12Lacapacitdunfermenteur,dontlevolumemaximumestde300m3,nepeutactuellement excder 100 ktpa. 13 Ces six domaines sont Health, Protective textiles, Sustainable construction, Recycling, Bio-based products and Renewable energies . 14 Composition : Peter Schintlmeister, chairman de l'Advisory Group for bio-based product ; Dirk Carrez, Fransesco Degli innocenti et Christer Segersteen, chairman des trois groupes de travail. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME24/105 plastique - groupe de travail WG1715. Ces rflexions trouvent leurs pendants au niveau national, comme en tmoignent notamment les rapports suivants :Filiresindustriellesstratgiquesdelconomieverte16oles biomatriaux ont t identifis comme lune des filires pour lesquels le potentiel franais, sans tre de premier plan actuellement, est suffisamment importantpourquunplandactionbienorientpermettelaFrancede jouer un rle notable sur certains segments de march. Mutationsconomiquesdansledomainedelachimie defvrier2010 ralispourlecompteduPIPAME17quiainscritledveloppementdela chimie actuelle dans le cadre dune chimie durable18, prnant lutilisation de lensembledesleviersdisponiblespourfairefacelararetdes ressources.Lasubstitutionderessourcesptrochimiquespardes ressourcesrenouvelablesdanslecadredelachimieduvgtal,concerne directement le dveloppement des rsines biosources19.Lesrsultatsdeltudesur lesenjeuxetlesprioritsenmatire d'innovationdanslafilireplasturgie 20 ontdonnlieulamiseenplace duProgramme InnovationPlasturgie2015 .Danslecadredecette action collective, lun des 7 cahiers techniques mis en place par le Rseau IndustrielFilirePlasturgieportesurles bioplastiquesetmatriaux biodgradables . Lesplastiquesbiosourcssinscriventdanslamutationactuelledenos socits,cequinecessitelacrationdepasserellesentrelesfiliresagricole, chimique et plasturgique. Une vision claire de ce secteur est donc cruciale afin dtayer laction de la puissance publique franaise, didentifier les freins leur dveloppementetdemettreenuvreunesriedeleviersdemanire coordonne. 15LegroupedetravailCT249/WG17atcrdanslecadredumandat429etseconcentre exclusivement sur les plastiques biosourcs. 16RapportFiliresindustriellesstratgiquesdelconomieverteMEEDDM/CGDD,Mars 2010. 17 Mutations conomiques dans le domaine de la chimie PIPAME, fvrier 2010. 18 La chimie durable est dfinie comme lindustrie chimique qui matrise durablement sa propre empreinteenvironnementaleetquicontribuerduirecelledesautresindustriesousecteurs applicatifs, tout en respectant les impratifs de comptitivit conomique et de progrs sociale . 19 Par ailleurs, ce rapport souligne que lvolution de la chimie du vgtal est notamment guide par : La prise de conscience des enjeux de dveloppement durable, et en particulier le Grenelle de lenvironnement , La tendance haussire du prix des matires fossiles et La ncessit de trouver une alternative au ptrole, dont les ressources ne sont pas inpuisables . 20 Etudesurlesenjeuxetprioritsenmatiredinnovationdanslafilireplasturgie commanditparleMinistre delconomie, desFinances etdelIndustrie,ralisepar Ernst& Young pour le compte de la DGE/SIMAP, 2006. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME25/105 Leurstadedematuritrendtoutecomparaisonprimtre constant de leur impact environnemental impossible. Ladoption des plastiques biosourcs est sans prcdent puisquelle correspond unepremirevolutionquinesoitpasbasesuruneamliorationdes performances, mais sur un impact environnemental moindre li une meilleure gestiondefindevie.Nanmoins,lanaturevolutiveetlabsencede standardisationdesACV(AnalysesdeCyclesdeVie)empchenttoute comparaison primtre constant pour les raisons suivantes : Complexit de lvaluation des impacts environnementaux : indicateurs non stabiliss,impactsmalmatriss,possibilitsdemulti-consquences valuer, primtres danalyses non prcises (voire opaques), etc. Absencedebasededonnesderfrenceetmultiplicit/variabilitdes mthodologiesetdesoutilsdecalculutiliss(calculsextrieurspardes instituts indpendants vs. calculs internes aux acteurs industriels). NousnavonsdoncpascherchcomparerlesACVdanslecadredecette tude, etnousavonsuniquementindiqulesdonnesbrutesdanslabasede donnes constitue et fournie lADEME. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME26/105 II.2.Descriptiondumarchmondialdesrsines biosources et de ses tendances dvolution Lesdonnesprsentesdanscettepartiesontconsidreravecles prcautions suivantes :Lesdonnes2010sontissuesducalculdescapacitsdeproduction actuelles de rsines biosources, en tenant compte de lopacit du march asiatique (peu de traductions notamment). Les donnes prospectives proposes pour 2013 ont t rcoltes sur base dclarativedesacteursinterrogsetcorrespondentauxestimationsque cesderniersfontdelvolutiondeleurscapacitsdansdesconditionsde marchfavorables.Lavision3ansdelvolutiondescapacitsde productiondersinesbiosourcesestdoncpondrer,lestauxde croissance obtenus entre 2010 et 2013 tant bass sur des estimations. Parailleurs,ilestimportantdenoterquelesnationalitsattribuesaux capacitsdeproductioncorrespondentlanationalitdesacteursles possdant. En2010,lacapacitannuellemondialedeproductionde rsines biosources est de 0,72 millions de tonnes, soit 0,3% delaproductionmondialedeplastiques.Cettecapacit pourraitatteindre1,6millionsdetonnesdici3ansdansdes conditions de march favorables.

Comme le montre le tableau suivant, les capacits mondiales de production de rsines biosources slvent 0,72 million de tonnes en 201021. En se basant suruneproductionmondialedeplastiquesde245millionsdetonnes,la productiondeplastiquesbiosourcsreprsenteraitainsien2010,unepartde 0,3% de la production mondiale de plastiques. Ces donnes peuvent dailleurs treconsidresauregarddelhypothsebassedu PROBIP2009LOW scenario 22quidonneunevaleurprospectivepour2010denviron0,6million detonnesetquimetenexerguelafaibledynamiquedusecteurdesrsines biosources entre 2007 et 2010. 21 Valeur relativement proche de celle figurant au sein du rapport de BCC Research qui a estim le march mondial des rsines biosources environ 0,57 million de tonnes en 2010. 22 Productoverviewandmarketprojectionofemergingbio-basedplastics-PROBIP2009 Universiteit Utrecht, juin 2009. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME27/105 Tableau1:Rpartitionparzonesgographiquesdescapacitsde production mondiales des rsines biosources ZonesPays Capacits 2010 (ktpa) Pourcentage de la capacit totale Capacits 2013 (ktpa) Pourcentage de la capacit totale Taux de croissance Europe Allemagne, Belgique, Italie, Pays-Bas, Suisse, UK 238,533%44628% 84% France385%634% Amrique SBrsil23633%23615%0% Amrique N Etats-Unis, Canada 142,520%720,545%406% Asie Chine, Japon, Inde 588%1288%121% OcanieAustralie101%101%0% TOTAL723100%1603,5100%122% Danslecasdeconditionsdemarchfavorables,cescapacitspourraient sleverenviron1,6milliondetonnesparandici2013.Cesnouvelles capacits permettraient datteindre une part de 0,6% de la production mondiale de plastiques23. Si les capacits de production de rsines biosources venaient effectivementdoublerdici2013,ellesresteraientnanmoinsextrmement faibles au regard du niveau de production des plastiques conventionnels. Enfin, cesvolutionscorrespondraientuntauxdecroissanceannuelcumul (calcul sur 2010-2013) de 30%, BCC Research ayant valu le CAGR plus de 41% pour la demande de plastiques biosourcs sur 2010-2015. Alhorizon2013,lAmriqueduNordremplaceraitlEurope laplacede1erproducteurmondialdersinesbiosources, avec45%descapacitsmondiales.Cettedynamiqueserait notammentbasesurlacroissancedescapacitsde production de rsines base de PHA, PE et de PLA. Commelemontrelafigure2,ladymaniquesous-jacentecettevolutionest menepardesacteursnord-amricains,dontlescapacitspourraientcrotre 23 La production mondiale de plastique est estime environ 270 millions de tonnes en 2013. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME28/105 de plus de 400%. Cette situation ferait de lAmrique du Nord, la premire zone mondiale productrice de rsines biosources, avec environ 45% des capacits mondiales,rtrogradantainsilEuropelasecondeplace(passantde38 32% des capacits mondiales). Plus spcifiquement, la France est peu prsente dans la production de rsines biosourceslchellemondiale.Prsenteseulementdanslaproductionde PA, par le biais dARKEMA, et la production de rsines base damidon, par le biaisdeLIMAGRAIN,FUTURAMAT,ROQUETTE,SPHEREetVEGEPLAST, lescapacitsfranaisesen2010nedpassentpas40ktpa(environ5%des capacits mondiales de rsines biosources). LAsie,avecuntauxdecroissancede121%,prochedutauxdecroissance mondiale,conserveraitsaplace(lgrementinfrieure10%descapacits mondiales).Larelativecroissancedescapacitsasiatiquesconcernedes rsinespossdantdespropritsdebiodgradabilit,linstardesgroupes chinois HARBIN LIVAN, augmentant de 40 ktpa ses capacits de production de rsines base damidon, TEIJIN ou ZHEIJANG HISUN, qui font de mme dans le domaine du PLA, ou encore TIANAN, dans le domaine du PHA. Silonconsidrelasituationentermesderessourcesvgtales,comme prsentesurlafigure2,lescapacitsmondialesdeproductiondesrsines issuesderessourcessylvicolesetdhuilessontrelativementfaiblesetne semblentpasdevoirvoluerdemaniresignificativecourtterme.La dynamiqueactuelleconcerneeneffetprincipalementlesrsinesbiosources issues de sucres. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME29/105 Figure 2 : Capacits de production mondiales de rsines biosources par zones gographiques et typologies de ressources Lescapacitsassociesauxrsinesbasedthylnebiosourc(PEetPVC biosourc)sonteneffetpluslevesquepourlesautrespolymres considrs :200ktpaen2010(capacitsdeBRASKEM)et660ktpaen2013 (BRASKEM, SOLVAY et DOW CHEMICALS). Le fait de dissocier ces capacits decellesdesautresrsinesbiosourcesissuesdesucreestdoncimportant pour obtenir une lecture claire de la situation globale. Par ailleurs et mme si la productiondePEetPVCbiosourcapparatdansplusieurszones gographiques, elle dpend dans tous les cas de la canne sucre brsilienne. Lemodleconomiquesous-jacentpourlaproductiondthylnebiosourc dpend donc de la disponibilit de cette ressource, ce qui peut tre un facteur limitant potentiel.Les capacits ayant le plus fort taux de croissance seraient, comme le montre le tableau 2, celles ddies la production de rsines base de PHA, de PE / PVC ( base de polythylne biosourc) et de PLA, grce des taux respectifs denviron 320%, 230% et 210%. VAmidon,PLA, PHACellulosePA, PURPE, PVCRelatif la production de rsines base de :SucreHuileBoisCapacits (ktpa)2010 20131050100200400Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME30/105 Tableau2:Capacitsdeproductionmondialesactuelles(2010)et prospectives(2013)enfonctiondesdiffrentestypologiesdersines biosources Rsines Capacits 2010 (ktpa) Pourcentage de la capacit totale Capacits 2013 (ktpa) Pourcentage de la capacit totale Taux de croissance PE/PVC20028%66042%230% Cellulose253%252%0% PA629%624%0% Amidon29841%42326%42% PLA7510%232,514%210% PHA436%18111%321% PUR203%201%0% SOMME723100%1603,5100%122% Si les rsines base de PHA connaissent le plus fort taux de croissance, cela estavanttoutlefaitdeleurtrsfaibleniveaudeproductionactuel,les capacits de production ddies ne reprsentant que 6% des capacits totales de production de rsines biosources en 2010. Par ailleurs, la forte croissance descapacitsdeproductiondersinesbasedthylnebiosourc(PEet PVCbiosourc)peutsexpliquerparlefaitquelensembledesacteursdela chane connaissent et matrisent dj cette rsine et quelle rpond par ailleurs unedemandeexistante.Laproductiondersinesbasedthylne biosourcreprsenteraitainsiplusde40%desrsinesbiosourcesproduites en 2013. Concernantlvolutionpotentielledescapacitsdici2013de 0,88 millions de tonnes, trois faits marquants : 87%decesnouvellescapacitsseraientlefaitde7acteurs, dont4Amricains,totalisant65%delvolutionpotentielle globale, suivis de 3 Europens (Cf. figure 4) SilEuropepossdeuntissudacteursrelativementdenseet doncunpotentieldedveloppementsignificatif,ellene participe cette volution potentielle qu hauteur de 25%.Plusde50%desnouvellescapacitsseraientddiesla production de rsines base dthylne biosourc (PE / PVC). Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME31/105 Lacroissancepotentielledescapacitsdeproductionmondialesdersines biosources, estime 122%, correspondrait une augmentation de capacits de880ktpa,commelillustrelafigure3.Ilestalorsimportantdidentifier prcisment les dynamiques sous-tendant cette volution potentielle. Figure3:Evolution(2010-2013)descapacitsdeproductionmondiales des diffrentes typologies de rsines biosources Le premier point marquant concerne le nombre dacteurs impliqus dans cette croissance.Eneffet,commelesoulignelafigure4,seulementseptacteurs seraient lorigine de 86% de ces nouvelles capacits. Lvolution2013deloffremondialedesrsinesbiosourcesseraitdonc conditionnedanssaquasitotalitparlesstratgiesdequelquesacteurset prsente de ce fait un degr fort dincertitude. 020040060080010001200140016001800CapaclLes2010 = 723 kLpaCapaclLes2013 = 1 603 kLpau8CellulosePAALAL/vCAmldon+ 880 ktpaUsage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME32/105 Figure4:Acteurscontribuantl'volutionpotentielledescapacitsde productiondersinesbiosourcesentre2010et2013,parzone gographique Ces donnes confirment bien que la dynamique court terme serait porte par lesindustrielsamricains.Eneffet,lesEtats-Unispossderaient65%des nouvellescapacits,contre25%pourlEurope,alorsquellepossdeuntissu industrielrelativementdensedacteurs.Enfin,lescapacitsannoncespar DOW CHEMICALS (PE) et SOLVAY (PVC), ddies la production de rsines basedthylnebiosourc,pserontpotentiellementpourplusdelamoiti danslaugmentationdescapacitsdeproductiondersinesbiosourcesdici 2013. 100% = 880 ktpaDOW CHEMICALS45%NATUREWORKS8%METABOLIX6%MEREDIAN6%USA : 65%NOVAMONT 7%PYRAMIDBIOPLASTICS7%SOLVAY 7%Autres acteurseuropens4%EUROPE : 25%Autres acteurs dans le reste dumonde 10%Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME33/105 II.3.Descriptiondumarchmondialpartypologiede plastiques biosourcs II.3.a.Plastiques biosourcs base de cellulose Lacellulose,polysaccharidecomplexe,estloriginedupremiermatriau plastique biosourc labor. Le nitrate de cellulose a en effet servi fabriquer unebouledebillardds1870.Nanmoins,seulslesestersorganiques (actatesetdrivs)ethydratesdecelluloseconcourentaujourdhuila production de rsines base de cellulose. Figure5:Chanedevaleurprsentantlecurdemtierdacteurs impliqus dans la production de plastiques base de cellulose Ressources Leboisetlecoton(dansunemoindremesure),respectivementcompossde 50% et 97% de cellulose, constituent les principales ressources la production de polymres cellulosiques, comme le montre la figure 5. La mise en uvre de ressourcesalternativesestaustadedeR&D,commecertainesalgues, bactries (par exemple : Acetobacter xylinum) ou membranes de champignons, lesproblmatiquesdecultureetderendementdeproductionfreinantencore leur essor. AMONTCHIMIEActeurs dumarch FiliresCelluloseGranulsplastique basede celluloseProduits obtenus+-ValeurajoutePLASTURGIEDrivs cellulosique(actate, hydrate)Industrie dubois/cotonUsage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME34/105 Production Lescapacitsdeproductiondersinesbasedecellulose reprsentent3%descapacitsdersinesbiosources rpertories. La cellulose est un polymre de glucose, comme lamidon, mais sa structure la rendbeaucoupplusrsistantelhydrolyse.Lacellulose,quineprsentepas de point de fusion, doit tre extraite de la matire premire par dissolution dans des solvants et tre spare de la lignine et de lhmicellulose. Les procds de transformationsontmatrissmaiscoteux :ilsncessitentdenombreuses tapesetprocds,desavancessignificativesayanttralisesgrceau procd Lyocell24. Notons que de nombreux sujets ont merg en R&D dans ce domaine25 sansquaucunedecespistesnaboutissenanmoinsdes volutions significatives des procds pour les prochaines annes. Lamiseenuvredelacellulosedemeurecomplexeetdestraitementsde surfaceouajoutsdadditifssontfrquents.Lestraitementsdesurface,en particulierparlanitrocelluloseoulePVDC,sontmajoritairementutilisspour lhydratedecelluloseafindamliorerlespropritsthermiquesetde permabilit la vapeur deau des rsines. Lajout dadditifs, plastifiants le plus souventissusdelaptrochimieetpouvantatteindredestauxde25%est ncessaire pour lactate de cellulose. LetissuindustrielrelatiflaproductiondecesrsinesestcomposdePME, tellesqueTECNARO(spin-offduFraunhofer-ICTcreen1998)ouFKUR (creen2003)etdegrandsgroupes,telsqueEASTMANouROTUBA.On note galement la rcente cration dune joint-venture, annonce en novembre 2010, entre MAZZUCHELLI et EASTMAN autour de la production de cellulose diactate. Nanmoins, ce tissu ne devrait pas voluer de manire significative courtterme,lindustriedelacellulosetantmaturit(hormisparvoie 24 CeprocdapermisderduirelenombredtapesparrapportauprocdViscose1, amliorant ainsi la productivit globale et de remplacer le solvant CS2 par le NMMO. 25 ExemplesdesujetsR&D:Utilisationdesolvantsioniques,productionparvoiebactrienne (Acetobacterxylinumnotamment,prsentantdeforttauxdepolymrisationmaisgalementde faiblesrendementsetdoncdescotsdeproductionrelativementimportants),traitement hydrothermiquedelamatirepremire(HTprocess)ouenzymatique(Celsolprocess)pour rendre la cellulose soluble dans lalcali Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME35/105 bactrienne).Lescapacitsddiesauxrsinesbasedactatesou dhydratesdecellulosesontdifficilementidentifiablesauseindeloffredes industrielsregroupantdiversplastiquescellulosiques,telsquelesfibresde viscose. Ainsi la liste dacteurs du tableau 3 ne fait apparatre que ceux dont les capacits de production26 ddies sont connues. Tableau 3 : Capacits de production actuelles et prospectives des rsines base de cellulose dans les grandes zones gographiques ZonesPaysSocits Capacits 2010 (ktpa) Capacits 2013 (ktpa) Taux de croissance Europe AllemagneFkur3,53,5 0% AllemagneTecnaro33 Amrique N Etats-UnisEastman1515 0% Etats-UnisRotuba3,53,5 TOTAL25250% Utilisation Lesplastiquesbasedecellulosesontengrandemajoritcommercialiss sous forme de films, 90%27 tant destins au secteur de lemballage primaire et desservantlesmarchscosmtiqueetagroalimentaire.Lactatedecellulose peutgalementtreimpliqudanslafabricationdeplastiquesrigidesutiliss dans la conception de pices aussi diverses que des pices de tlphones, de jouets, de brosse--dents ou des manches de tournevis. Les plastiques base decellulosentantpasbiodgradables,ilssontengnralincinrs,ou enfouis, selon les pays considrs. Leur production est en effet trop faible pour envisager la cration dune filire de gestion de fin de vie ddie. 26Daprslerapport Productoverviewandmarketprojectionofemergingbio-basedplastics-PROBIP2009,lescapacitsdersinesbasedestersdecelluloseorganique,comme lactatedecellulose,nedpasseraitpas30ktpa,etcellesdersinesbasedecellulose rgnre(hydrate,viscose)correspondrait500ktpa,sansquelapartddieauxfibres,la plus importante dun point de vue conomique, ne puisse tre identifie.27 Productoverviewandmarketprojectionofemergingbio-basedplastics-PROBIP2009, Universiteit Utrecht, juin 2009 Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME36/105 Technologies de production de rsines base damidonExtractionExtrusionModification chimiquePurificationFermentationExtrusion Mlangeet extrusionRessources vgtalesPlastifiantsAdditifsPlastifiantsEauEstrificationEthrification RsinesbasedamidonDchets dusecteur agroalimentaireII.3.b.Plastiques biosourcs base damidon Commeprcdemmentmentionn,certainsplastiquesbiosourcsontt dveloppspourleurspropritsdebiodgradabilit,cequiestlecasdes plastiques base damidon. Des plastiques biosourcs base damidon et non-biodgradablesdestinsdesapplicationsdepluslonguesduredeviesont galementdveloppesdepuispeu.Leuressoratpermisparla collaboration des amidonniers, des chimistes et des plasturgistes. Figure6:Chanedevaleurprsentantlecurdemtierdacteurs impliqus dans la production de plastiques base damidon Ressources La chimie de lamidon est aujourdhui lune des mieux matrises. Lamidon est parailleursunesubstance disponibleltatnatureldans denombreusesressources vgtales(mas,bl,manioc, pommedeterre,pois,etc.).Au niveaumondial,lemasestla ressourcemajoritairement utilisedanslaproductionde cesrsines,laplupartdes industrielssouhaitantviterles matirespremiresOGM, loriginededbatssocitauxde grandeampleurdanslespays europens.AMONT AGRICOLECHIMIEActeurs dumarch FiliresAmidonGranulsplastique basedamidonProduits obtenus+-ValeurajoutePLASTURGIEAmidon modifiUsage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME37/105 Production Lancessitdutiliserunplastifiant,telqueleau,afindenepasdgrader lamidonlorsdesafusion,ainsiquecelledhomognisercematriaude structurecristallineparuntraitementthermomcaniquesontlesprincipes communs de la transformation de lamidon. Par ailleurs, la ractivit et la facilit demiseenuvredelamidon,relativessastructurechimique,ontfacilit ladaptation des procds existants pour la production de ces rsines. Lescapacitsdeproductiondesrsinesbasedamidon reprsentent plus de 40% des capacits mondiales des rsines biosources. Commeindiqudansletableausuivant,troisquartsdescapacitsde productionmondialesdersinesbasedamidonsesituentactuellementen Europe.Cescapacitsdevraientdpasser400ktpadici2013,lacroissance tant majoritairement due lextension des capacits du leader NOVAMONT. Tableau 4 : Capacits de production actuelles et prospectives des rsines base damidon dans les grandes zones gographiques ZonesPaysSocits Capacits 2010 (ktpa) Capacits 2013 (ktpa) Capacits 2010 (ktpa) Capacits 2013 (ktpa) Taux de croissance Europe ItalieNovamont80140 21631138% AllemagneBiotec5050 Pays-BasRodenburg4040 AllemagneBiop2020 UKBioresins2020 FranceLimagrain1010 FranceFuturamat22 FranceSphere22 FranceVegeplast22 FranceRoquette025 Amrique NEtats-UnisCereplast222222220% Asie Inde Earthsoul India 2020 4080100% ChineWuhan Huali1010 ChineHarbin Livan1050 OcanieAustraliePlantic101010100% TOTAL28842328842342% Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME38/105 Letissuindustrieldesproducteursdersinesbasedamidonestassez rcent. NOVAMONT, pionnier du secteur, a t cr en 1990 et RODENBURG, cren1945,sestpositionnds1999aveclaproductionduSolanyl.De nombreuxacteurssontdenouveauxentrants :WUHANHUALIcren2000, EARTHSOUL INDIA en 2001, VEGEPLAST en 2002 et FUTURAMAT en 2005. SPHERE,cren1976,sestpositionnsurcesecteurpartirde2005,en rachetantBIOTECavecSTANECCO.Enfin,ROQUETTE,leadermondialdes amidonsetdeleursdrivsaofficialissonoffredersinesthermoplastiques (composes de 52 % d'amidon) en octobre 2010 loccasion du salon mondial des matires plastiques de Dsseldorf. De plus et comme le montre la figure 7, laparteuropennedescapacitsddieslaproductiondesrsinesbase damidonnedevraitpasvoluerfortement,letauxdecroissanceeuropen (38%) tant lgrement infrieur au taux de croissance mondial (42%). Figure 7 : Rpartition gographique des capacits de production actuelles et prospectives des rsines base damidon Utilisation Latrsbonnebiodgradabilitdelamidonadabordpermisdecouvrirle champdapplicationsdesrsinesbasedamidonauxsecteursdeproduits courteduredevie.Lesprincipauxdbouchsconcernentainsilesdomaines delemballage,dusecteuragricole(filmsdepaillage,pots,enveloppes dencapsulation,etc.)etenfindesproduitsjetables(couverts,verres,etc.) procurantcesproduitsloptionsupplmentairedefindeviequestla compostabilit.Auseindelemballage,lasacherie(sacsdecaisseetsacs poubelles)correspondaumarchprivilgidecesplastiques(cf.III.3. Emballage).Desapplicationsdeniche,dedurabilitvariable,peuvent 76%14%7%3%EuropeAsieAmrique NRM72%6%20%2%EuropeAsieAmrique NRMTotal : 298 ktpa Total : 423 ktpaCapacits 2010 Capacits 2013LgendeUsage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME39/105 galementtrecouvertes,telsquedesliensdeparachutes,desmanchesde couteauxsuissesouencoredesosmcherpourchiens,cesmarchs dapplication tant par exemple couverts par VGPLAST. Enfin, les nouvelles avances annonces par ROQUETTE en octobre 2010 permettraient laccs des applications plus durables, en extrusion et en injection. Lesproduitsprsentssurlemarchpermettentdemodifierlesbarrires techniques des matriaux pour rpondre aux divers cahiers des charges et sont denaturetrsvariable.Laproportiondamidonpeutallerde3080%,les autresconstituantstantgalementvaris :deconstituantsissusdela ptrochimie(PBAT,PVOHouencorePBSH)dautresrsinesbiosources. Cesproduitsnesontdoncpastouscompostablesetlavaritdesmatriaux prsents sur le march complexifie alors leur gestion de fin de vie.II.3.c.Plastiques biosourcs base de PLA Aveclacrationen2002decapacitsdeproductionparlepionnier NATUREWORKS, les plastiques base de PLA sont devenus le troisime type deplastiquesbiosourcstrecommercialiss.Commele montrela figure8, leurproductionimpliquelindustriesucrire,lachimieetlaplasturgie,mais galement les acteurs des biotechnologies blanches. Figure8:Chanedevaleurprsentantlecurdemtierdacteurs impliqus dans la production de plastiques base de PLA Ressources Laproductiondacidelactique,monomreconstitutifduPLA,estlefaitdes biotechnologiesblanches.Leshexosesncessairescettesynthseinitiale AMONT AGRICOLECHIMIEActeurs dumarch FiliresSubstratsdefermentationGranulsplastiques basede PLAProduits obtenus+-ValeurajoutePLASTURGIEAcide lactiqueIndustries sucriresBIOTECH BLANCHESPLALeadermondialde la productiondacide lactique avec 160ktpa commercialises Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME40/105 Ressources Alimentaires(Glucose)PurificationFermentationHydrolyseBiomasse*Synthse du PLAHydrolysesont prsents dans diverses ressources telles le manioca, le mas, le riz, le bl, la betterave, etc. La disponibilit des ressources dans la zone gographique de production conditionne ainsi le choix des acteurs : lAmricain NATUREWORKS utilisedumas(majoritairementOGM),lanouvelleusinethalandaisede PURAC, du manioc et lensemble des usines brsiliennes, de la canne sucre. Denombreusesrecherchesencoursvisentexploiterlacellulosecomme sourcedeglucose,afindediminuerlescotsdesmatirespremiresetde saffranchirdesressourcesvocationalimentaireenexploitantdemanire durablelesressourcessylvicolesoudesco-produitsdivers.Cetaxede rechercheestcldansledveloppementdeplusieursrsinesbiosources. Nanmoinsetdaprslesexpertsdudomaine,uneutilisationindustriellenest pas envisageable avant une dizaine dannes. Production LesrsinesbasedePLAsontproduitespardeuxacteurs, lAmricainNATUREWORKStantensituationdemonopole. Actuellement de 75 ktpa, soit 11% des capacits mondiales de plastiquesbiosourcs,lescapacitsdeproductionde plastiques base de PLA devraient tripler dici 2013. LaproductionduPLAfait successivementintervenirdes tapesdefermentationetde purificationpourobtenirdelacide lactique,puisdepolymrisation. Lesvoiesbiotechnologiques permettentdoncdobtenirle monomreduPLA,produiten grandemajoritparlenerlandais PURAC(filialedeCSM)28.Les 28 PURAC et Sulzer Chemtech ont conjointement dvelopp un procd de polymrisation qui permet aujourdhui PURAC de produire 160 ktpa dacide lactique et de desservir de nombreux marchs.PURACagalementnouplusieurspartenariats,notammentaveclamricain AKZONOBEL pour le dveloppement dadditifs et avec le japonais TOYOBO pour la production de VYLOECOL. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME41/105 axesdamliorationexplorsenR&Dportentsurlamliorationdurendement de la fermentation qui reprsente 50% du cot de production. La diminution de la quantit dagents chimiques utiliss et lamlioration du procd pour pallier la viscosit des lactides constituent galement des axes de recherche actuels. Nanmoins,cesamliorationspotentiellesnedevraientpasavoirde rpercussionssignificativessurlesactivitsindustriellesdusecteurcourt terme. La production de PLA est actuellement assure par NATUREWORKS dont les capacits de production reprsentent prs de 95% des capacits mondiales (70 ktpa sur 75 ktpa). Son unique concurrent est le chinois ZHEJIANG HISUN, cr en 2004. Aucun acteur dAmrique du Sud nest positionn sur ce march. Les capacitsmondialesdevraienttrelobjetdunecroissanceimportante(210%) pouratteindreplusde230ktpaen2013,enraisondimportantes augmentationsdescapacitsexistantes,maisgalementdelarrivede nouveauxentrants,enmajoritdesgrandsgroupestablis(TEIJIN,UHDE INVENTAetSYNBRA).Ontrouvegalementquelquesstructuresplus rcentes,tellesquePYRAMIDBIOPLASTICS(creen2006)ouencore FUTERRO,joint-ventureentreTOTALPETROCHEMICALSetGALACTIC, ainsi que plusieurs socits chinoises. Notons que les acteurs franais restent absents de ce tissu industriel. Tableau 5 : Capacits de production actuelles et prospectives des rsines base de PLA dans les grandes zones gographiques ZonesPaysSocits Capacits 2010 (ktpa) Capacits 2013 (ktpa) Capacits 2010 (ktpa) Capacits 2013 (ktpa) Taux de croissance Amrique NEtats-UnisNatureWorks7014070140100% Europe Suisse Pyramid Bioplastics 060 067,5/ Pays-BasSynbra05 AllemagneFuterro01,5 Allemagne Uhde Inventa 01 Asie JaponTeijin010 525400%Chine Zhejiang Hisun 510 ChineAutres05 TOTAL75232,575232,5210% Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME42/105 Lepositionnementdenouveauxacteursmneraituneouverturedumarch en2013,40%decetteouvertureprovenantdacteurseuropens (principalement PYRAMID BIOPLASTICS) et asiatiques (principalement TEIJIN et SHEJIANG). Figure 9 : Rpartition gographique des capacits de production actuelles et prospectives des rsines base de PLA Utilisation LesrsinesbasedePLA,transparentesetinodores,prsententdefortes barrirestechniques,enparticulierunefaiblersistancelachaleurqui constitue le frein majeur leur utilisation. Une faible rsistance limpact, une fortepermabilitleau,auxgaz,ainsiquunefaiblelasticitconstituent galement des limites techniques. Les deux voies principales damlioration de ces matriaux sont la ralisation de mlanges et lajout dadditifs et permettent de dvelopper des grades faon pour rpondre divers cahiers des charges. SilutilisationdelaformenantiomriqueDdelacidelactiquepeutpermettre une amlioration considrable de la rsistance thermique du PLA et ouvre ainsi lespectredesesapplications,elleresteanecdotiqueenraisondeverrous technologiqueslisauxprocdsutiliss29etduneinsuffisantematrise 29 Le D acide lactique est une voie identifie pour amliorer la rsistance thermique, un des freins majeurs lutilisation du PLA (transports dans des camions non rfrigrs dans des pays du sud, picestechniques),dansdesproportionsnonenvisageablesaveclesadditifs(>200C).Ses limitessontlessuivantes :i)lapolymrisationestdifficilematriseretenphasede dveloppement(~5ansavantunedisponibilitindustrielle)etii)lesmlangesavecduDacide lactique ne supportent que difficilement les procds de mise en uvre. 93%7%Amrique NAsieEurope60%11%29%Amrique NAsieEuropeTotal : 75 ktpa Total : 232 ktpaCapacits 2010 Capacits 2013LgendeUsage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME43/105 technologique.Lescompositesavecdesfibresnaturellesetles nanotechnologiessontgalementdesvoiesdamlioration,notammentdela rsistancethermiqueetauchoc,lesnanotechnologiesconstituantunevoie prometteuse malgr les limites lies au cot et aux risques sanitaires30. Lesdveloppementstechnologiquescontribuentdoncdiversifierlechamp applicatifdesplastiquesbasedePLA.Nanmoinslesapplicationsactuelles correspondentdesmarchsdexigencetechniquerelativementfaible : emballagessecondairesetproduitsusageunique(rasoir,vaissellejetable, tasses,etc.).Parailleurs,lesdveloppementstechnologiquesontgalement desconsquencessurlafindeviedecesplastiques.Silecompostage industrielestparfoismisenavant,cestechnologieslimitentlintrtdela compostabilitpourdesmatriauxprivilgiantladurabilit.Lamultiplicitetla complexitdesmatriaux,ainsiquelabsencedefilirestructurede rcuprationetdetridesdchetsconstituentdesdifficultsleurrecyclage dans la plupart des pays consommateurs. On peut nanmoins citer lmergence de nouvelles technologies de tri, telles que le tri optique infrarouge haut dbit, par exemple dvelopp en France par PELLENCE ST. II.3.d.Plastiques biosourcs base de PHA La famille des PHA regroupe plus de 100 membres31 et offre donc de multiples possibilitsentermesdepropritsassociesetdemarchspotentielsviss. LesplastiquesbasedePHAsontunstadededveloppementplusamont queceuxbasedecellulose,damidonoudePLA,cequipondre linterprtation faite des capacits actuelles et des taux de croissance estims. Ilsagiteneffetdinstallationspilotesquelonnepeutcomparerauxunits industriellesexistantespourlestypologiesplusavancesdeplastiques biosourcs. 30Lesnanotechnologiessontencoursdedveloppementpourlesplastiquesptrochimiques conventionnelsetdevraienttrefacilementtransposables.Lutilisationdenanocharges constituelunedesseulesvoiespourmodifierlespropritsbarrires.Lesnanotechnologies devraientpouvoirouvrirdenouveauxchampsdapplication,maisaujourdhuileurutilisation permet principalement de modifier la surface et damliorer le processing31 Lenombredegroupesmthylnedumonomreoulalongueurdechanedugroupement carbone ramifi peuvent varier. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME44/105 Figure 10 : Membres de la famille des PHA La figure 11 prsente la chane devaleur du PHA, mais ne fait pas apparatre lessocitssepositionnantsurloptimisationdesouchesoudeprocds (succinctement abord dans la partie production ). Figure 11 : Chane de valeur prsentant le cur de mtier dacteurs impliqus dans la production de plastiques base de PHA FermentationBiomasse X : nombre de groupements mthylne (3-5) R peut tre un groupement mthyl, thyl, n-propyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl ou n-nonyl, mais tous ne sont pas utilisscommercialementPrincipaux PHA commerciaux R (Chane latrale)P(3HB) dit PHB -CH3P(3HV) dit PHV -CH2CH3P(3HB-co-3HV) dit PHBV (Biopol)-CH3et-CH2CH3P(3HB-co-3HHx) dit PHBH (Kaneka,Nodax)-CH3et-(CH2)2CH3P(3HB-co-3HO) dit PHBO (Nodax) -CH3et-(CH2)4CH3P(3HB-co-3HD) dit PHBD (Nodax) -CH3et-(CH2)4CH3.Synthse du PHA Diffrents PHARalstonia eutrophaEscherichia coliAeromonas hydrophilaGlucoseSucroseAcide grasSource carboneSouche bactrienneProprits modulablesAMONT AGRICOLEBIOTECH BLANCHESActeurs dumarch FiliresSubstratsdefermentationGranulsplastiques basede PHAProduits obtenus+-ValeurajoutePLASTURGIEPHAIndustries sucriresUsage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME45/105 Ressources CommelePLA,lePHAestunpolyesterproduitparfermentationdesources dhexoses et plus de 130 substrats diffrents sont possibles32. Le facteur cl de dveloppementdecepolymrecorrespondauchoixdesamatirepremire, lesdchetsetco-produitsalimentairestantdintrtdansunelogique industrielle. Outre le mas, les huiles vgtales et la canne sucre, on voit donc apparatrelutilisationdesvedrable,ensurproductionauCanada,et dautresdchetsetco-produitsalimentaires,dansunelogiqueindustrielleet permettant de saffranchir des ressources agricoles vocation alimentaire. Par ailleurs,lestravauxportantsurlatransformationdelacellulosecomme nouvellesourcedeglucose,voquspourlePLA,reprsententgalementun enjeu fort pour la production de PHA. Production Lacroissanceestimedescapacitsdeproductionde plastiquesbasedePHAestdeplusde320%(de43ktpaen 2010 plus de 180 ktpa en 2013), soit des parts respectives de 6% et 12% par rapport lensemble des plastiques biosourcs ; cette volution est trs fortement porte par les Amricains. LaproductiondesrsinesbasedePHAalaparticularitdimpliquer successivementlesfiliresdesbiotechnologiesblanchesetdelaplasturgie, sans que la chimie traditionnelle ne soit implique. Les axes de dveloppement visentmajoritairementlaproductivitduprocessusdefermentation par lamliorationdesrendementsdessouchesbactriennes33.Denombreux acteurs travaillent en effet lidentification et loptimisation de souches34, ainsi qu la mise au point de nouveaux procds de fermentation, notamment pour la digestion des sucres en C5 et la production dintermdiaires chimiques ou de molculesvaleurajoute.Certains,commeROYALNEDALCOou MICROBIOGEN,ontchoisidoptimiserSaccharomyces,lestandardactuelde fermentation, alors que dautres ont choisi de dvelopper des micro-organismes alternatifs(bactriesthermophileset/ouextrmophiles),telsqueGREEN 32 Cannesucre,betterave,mas,riz,huilesvgtales,tourteaudetournesol,dchets alimentaires, eaux uses, cellulose, pelures de pomme de terre, sve drable, etc. 33 Exemples : Ralstonia Eutropha, Escherichia Coli, Aeromonas Hydrophila, Deinococcus,etc. 34 En minimisant le gnome des souches ou par volution dirige. Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME46/105 BIOLOGICS,MASCOMA,TMORENEWABLES,oulefranaisDEINOVE (socit franaise cre en 2006). Dautresrecherchesconcernentlutilisationdesubstratssimplifis,commedu glucoseensubstitutiondesacidesgras,duBDOoudesproprianates,afin dacclrer lassimilation de la matire premire par les bactries. Par ailleurs, laugmentation de la taille des granules de PHA est galement explore en vue de rentabiliser les tapes de centrifugation, de filtration et dextraction. Enfin, la fermentation continue sans strilisation est une technologie en dveloppement, pour diminuer les cots et limpact environnemental de la production. Tableau 6 : Capacits de production actuelles et prospectives des rsines base de PHA dans les grandes zones gographiques ZonesPaysSocits Capacits 2010 (ktpa) Capacits 2013 (ktpa) Capacits 2010 (ktpa) Capacits 2013 (ktpa) Taux de croissance Europe AllemagneBiomer22 2221000%Pays-BasDSM010 ItalieBio-On010 Amrique SBrsilBiocycle363636360% Amrique N Etats-UnisMeredian050 21105400% Etats-UnisMetabolix050 CanadaBiomatera08 Canada IRB-CNRC 22 Asie ChineTianan210 313333%JaponKaneka11 ChineAutres02 TOTAL4318143181320% Commelemontreletableauprcdent,lescapacitsdeproductionactuelles sont proches de 40 ktpa et sont dtenues de manire quasi monopolistique par lebrsilienBIOCYCLE,producteurdePHBcren1992.Sescapacits devraientstendredemaniresignificativedici2013(daprslesannonces des acteurs interrogs). Les Amricains MEREDIAN (qui a rachet les droits de propritintellectuelledePROCTER&GAMBLEen2007)etMETABOLIX devraient eux deux excder 100ktpa de capacits en 2013, soit plus de 60% des capacits mondiales (voir figure 12). Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME47/105 Les nouveaux entrants, de grands groupes, tels que DSM, ou des PME, telles queBIO-ONouTIANAN(cresen2007),prvoientdesunitsdelordrede 10ktpa.Notons,commepourlePLA,labsencedindustrielsfranaiset lapparition de pilotes chinois. Figure 12 : Rpartition gographique des capacits de production actuelles et prospectives des rsines base de PHA Utilisation LesplastiquesbasedePHAprsententunlargeportefeuilledeproprits potentielles, notamment du fait de leur processabilit et adaptabilit en termes desouplesseetderigidit.Leurslimitestechniquesproviennent,enplusdes rendementsdefermentation,deleurfaiblersistancelachaleuret lhydrolyse(mmesisuprieurescellesduPLA),ainsiquleuropacit.De plus,levieillissementsembletregalementunpointdamlioration, notamment en environnement humide. Les grades et mlanges dvelopps par lesproducteurssemblentcouvrirunelargegammedeprocdsetnepas constituer une limite en soi. De nombreuses pistes damlioration sont possibles, notamment par lutilisation demlangesavecdesrsinesbasedecelluloseoudamidon35qui permettentdamliorerlesperformancestechniquesetdediminuerlescots. 35 Remarque :desmlangesavecdesplastiquesptrochimiquessontgalement commercialiss. 4%84%5%7%EuropeAmrique SAmrique NAsie12%20%61%7%EuropeAmrique SAmrique NAsieTotal : 43 ktpa Total : 181 ktpaCapacits 2010 Capacits 2013LgendeUsage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME48/105 Des mlanges peuvent tre galement envisags, notamment avec du PLA ou desplastiquesconventionnels,mmesicettesolutionpeutposerdes problmesauniveaudelabiodgradabilit,potentiellementperduedans certainsmlangesetdiminuantainsifortementlintrtduPHA(malgrla baisse de prix associe) et de son recyclage. Les faibles capacits actuelles, la multitude et lhtrognit des PHA, la faible tailledeslotsdeproductionposentdesproblmesdereproductibilitetont limitlaralisationdeteststechniques.Lesquelquesdomainespourlesquels lePHAattestpardesindustrielssontlepackagingagroalimentaire,la cosmtique (car absorbant plus facilement les surcots), ainsi que les produits Personnalcare -produitsdhyginejetables(rasoirs,brossesdents, couches,etc.).Sidesapplicationsdanslesecteurautomobile,ledomaine marin,lasant(quipementdelaboratoire)etdellectroniquesont envisages,leursprixlevslesrserventtermeauxmarchsdeniche fortevaleurajoute.LesPHAnesemblent,deplus,pasprsenterderisque majeurde pollution :laplupartestnotammentcertifiepouruncontact alimentaireouestencoursdecertification,desrservesexistantnanmoins dans le cadre dun contact alimentaire long terme. II.3.e.Plastiquesbiosourcsbasede monomres biosourcs Cettepartieregroupeplusieursrsines(PA,PE,PET,PUR,PBS,etc.)aux profils,maturitsetutilisationsvaris.Ellessonteneffetissuesdelutilisation dintermdiairesractionnelschimiques( buildingblocks ),leurbiosourage tant extrmement variable : de 8% pour certains PUR36, jusqu 100% pour le PA11 et le PE. 36 Eneffet,seulslespolyolspeuventactuellementtrebiosourcs(contrairementaux isocyanates). Usage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME49/105 Figure13:Chanedevaleurprsentantlecurdemtierdacteurs impliqusdanslaproductiondeplastiquesbasedemonomres biosourcs Ilestessentielderappelerquecesrsinessontoriginellementissuesde ressourcesptrochimiques,lutilisationdecarbonesdoriginerenouvelable prsente donc un fort potentiel pour diminuer la facture ptrolire. Il sagit donc de matriaux connus et matriss, le biosourage ne modifiant ni leur structure, ni leurs proprits intrinsques. Deux lments dcoulent de ce constat:i)lebiosouragenerequiertaucunevolutiondesprocdsde productionpourlaplasturgie,seullamontdelachanedevantsadapterau changementderessources,ii)leschampsapplicatifsdemeurentsimilaires, avecdesmarchsexistants,sansmergencedenouvellespropritsau niveau de loffre. Multiples filires amontsCHIMIEActeurs dumarch FiliresGranulsplastiques base depolymres biosourcsProduits obtenus+-ValeurajoutePLASTURGIEPolymres biosourcs base de monomres biosourcsUsage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME50/105 Figure 14 : Exemples de building blocks Ressources Deuxgrandescatgoriesdematirespremiresressortent :i)lesressources organiques olagineuses (huiles de ricin, de colza, de soja, de tournesol, etc.) pourlaproductiondePAetdePURetii)lesressourcesoxygnes(sucres issus de betteraves, bl, mas, cannes sucre, etc.) pour le PUR, le PBS, le PE etlePET.Lechoixdelaressourceestunlmentcrucialpourlemodle conomique sous-jacent au dveloppement de ces rsines. Cest par exemple la disponibilit en cannes sucre qui a permis BRASKEM dtablir un modle conomiqueviablepourlaproductiondePEbiosourc.Laproximitdela matire premire, ainsi que la productivit des rcoltes, sont donc cls. Utilisation et production Lesrsinesontdesprofilsextrmementvarisentermesdhistorique,de capacitsetdutilisation.Ilestdoncimportantdelesconsidrerdemanire diffrencie. LePEconnatraunetrsfortecroissanceentre2010et2013 (660ktpa),soitplusde40%descapacitsmondialesde productiondersinesbiosources.Seloncesestimations,le PEdeviendraitleplastiquebiosourcleplusproduiten2013 (position actuelle de lamidon). Autres polyolsAcide succiniqueBDO Synthse : production partir dhuiles vgtales par oxydation,poxydation, esterification, hydroformilation ou ozonolyse Les polyols ol ochimiques ou polyethers peuvent tre biosourcs de 30 100% Synthse : fermentation puis purification (lectrodialyse) de glucose La production actuelle dacide succinique biosourc est une chelle pilote Synthse : actuell ement issu de la ptrochimi e, un procd de bi osourageest possible partir de lacide succinique par une rduction catalytique Sa production devrait tre facilite par celle de lacide succinique biosourc Synthse : fermentation de sucrose, distillation et dshydratation Lethylne, largement utilis dans la production de PVC, PE, PET, PS etpolyols pour l e PUR, pourrait donc tre rempl ac par lthylne bi osourc,permettant des filires industrielles communes de biosourageEthylneUsage des rsines biosources : quels dveloppements en France, dans lUnion Europenne et dans le monde ?

ALCIMED - ADEME51/105 (i)PALes PA11 et des PA610 ont t biosourcs au niveau industriel sans attendre la prise de conscience relative au contexte de rarfaction des ressources fossiles, le biosourage des autres polyamides tant actuellement au stade de la R&D. Cesplastiquessontutilisspourdespicestechniquesetdesapplications fortevaleurajoutedanslessecteursdelautomobile,delemballage,de llectroniqueouencoredansledomainesportif.Lesecteurautomobile consomme 40% des PA produits, cette part tant croissante. Leurcapacitdeproductionmondialeestdenviron60ktpaetellenedevrait pasvoluercourt/moyentermedufaitdeleurcotdeproductionencore lev.LechimistefranaisARKEMAproduitnotammentduPA11(Rilsan)et duPA610etpossdedescapacitsde22ktpa,soitplusduntiersdes capacitsmondiales.Lesdeuxtiersrestantssontlefaitdetroisgrands groupes :DUPONT(20ktpa)quiaparailleurscrladivision Dupont RenewableSourcedMaterial en2007,BASF(capacitsdeproductionde PA610 denviron 10 ktpa) et TORAY (10 ktpa). (ii)PURLasynthseduPURimpliqueuni