La vision d'un avenir plus vert est étroitement liée à l'idée de durabilité. La durabilité consiste à répondre à nos besoins actuels sans compromettre la capacité des générations futures à faire de même. L'idée de durabilité a été lentement mais sûrement adoptée par les entreprises du monde entier.
Dans l'industrie des coatings, l'accent a d'abord été mis sur la réduction des émissions de composés organiques volatils (COV) dans l'atmosphère. L'application de l'idée de durabilité a depuis été élargie pour inclure l'utilisation de matériaux renouvelables, l'économie d'énergie, l'amélioration de l'efficacité des processus et la minimisation des déchets pour la production de peintures durables.
Les entreprises doivent désormais prendre en compte l'impact plus large de leurs activités sur la société et s'orienter vers le concept d'éco-efficacité. L'éco-efficacité est la capacité à satisfaire les besoins des clients en minimisant les effets négatifs sur l'environnement, les ressources naturelles, la santé humaine et la sécurité.
Importance de la réduction des dommages environnementaux dus aux coatings.
La conformité aux réglementations environnementales locales et internationales était autrefois la seule motivation des efforts déployés pour formuler et fabriquer des coatings plus respectueux de l'environnement. Plus récemment, cependant, la demande des consommateurs pour des solutions plus écologiques et l'évolution de la culture d'entreprise vers un comportement plus responsable sont devenues les principaux moteurs de l'agenda de la durabilité. Même si la législation environnementale est aujourd'hui plus stricte et plus complète qu'auparavant, elle ne sert que de base de référence que les fabricants responsables cherchent à dépasser.
À quoi ressemble un avenir vert dans le domaine des coatings?
Les trois éléments clés de l'idée moderne de durabilité sont la circularité, la prévention du changement climatique et la garantie de la santé et de la sécurité des consommateurs et des travailleurs. Ces éléments se traduisent par les points d'action suivants pour l'industrie des coatings :
Réduire les COV pour améliorer la qualité de l'air intérieur et extérieur
Les consommateurs ont montré une forte préférence pour les peintures à faible teneur en COV, qui sont respectueuses de l'environnement et ne présentent aucun risque pour la santé lorsqu'elles sont appliquées à l'intérieur de leur maison. Les peintures à faible teneur en COV n'ont pratiquement pas d'odeur et sont donc perçues comme sûres et saines. La réduction des COV dans les revêtements est donc plus qu'une simple référence réglementaire à atteindre. Les entreprises de peinture et de revêtement proactives disposent déjà d'une gamme de revêtements biosourcés sans COV, respectueux de l'environnement, ou s'emploient activement à la mettre au point.
Augmenter l'utilisation d'ingrédients d'origine biologique
Les matériaux biosourcés sont des matériaux fabriqués à partir de substances dérivées d'organismes vivants. Les matières premières biosourcées peuvent être classées dans les catégories suivantes :
- Éléments de construction biosourcés
- Solvants biosourcés
- Additifs renouvelables
Les blocs de construction chimiques biosourcés sont de plus en plus utilisés pour remplacer les produits chimiques à base de combustibles fossiles. L'utilisation de ces alternatives durables vise à réduire la dépendance à l'égard des matières premières fossiles pour les produits chimiques. Le remplacement des produits chimiques à base de combustibles fossiles par leurs équivalents biosourcés réduit les émissions de gaz à effet de serre tout au long de la chaîne de production. Les matières premières d'origine végétale, telles que les huiles végétales, sont utilisées depuis longtemps dans l'industrie des revêtements ; l'incorporation de produits chimiques biosourcés supplémentaires dans les formulations de revêtements peut augmenter de manière significative la teneur totale en produits biosourcés.
L'huile de soja et l'huile de ricin sont les deux principales matières premières utilisées dans la production de composants biosourcés pour l'industrie des revêtements. Les acides gras insaturés de l'huile de soja peuvent être convertis en groupes hydroxyles ou époxydes. Les groupes hydroxyles sont utilisés pour la production d'une variété de polyuréthanes utilisés dans les revêtements à base d'eau et sans solvant.
Les dérivés époxydes peuvent être convertis en esters d'acrylate utilisés dans la formulation de vernis UV sans solvant et d'autres vernis à faible teneur en COV. Les systèmes de résine à base d'huile végétale sont généralement hydrophobes et offrent une bonne résistance à l'humidité.
Les solvants biosourcés constituent une alternative durable aux solvants pétrochimiques traditionnels. Les consommateurs sont de plus en plus préoccupés par l'impact des solvants sur l'environnement. Ils préfèrent utiliser des solvants respectueux de l'environnement ou des substituts verts plutôt que des produits conventionnels en raison des avantages environnementaux et de la sécurité. Les solvants biosourcés sont principalement produits à partir du maïs, du sucre et de la betterave. Ils sont préférés comme alternative plus sûre car ils ne libèrent pas de sous-produits toxiques et de composés organiques volatils pendant la fabrication.
Outre les liants et les solvants, les formulations de revêtement contiennent également des pigments et d'autres additifs. Bien que le pourcentage d'additifs soit comparativement plus faible que celui des autres ingrédients, les additifs renouvelables offrent la possibilité de maintenir et d'améliorer les caractéristiques écologiques d'une formulation de revêtement. Les agents mouillants, les agents dispersants, les agents coalescents, les antimousses et même les inhibiteurs de rouille flash modernes peuvent contenir jusqu'à 85 % d'ingrédients d'origine biologique.
Éliminer l'utilisation d'ingrédients toxiques
Les éthoxylates d'alkylphénol (APE) sont un groupe de produits chimiques couramment utilisés comme agents de surface dans les peintures acryliques. Les APE comprennent les éthoxylates de nonylphénol (NPE) et les éthoxylates d'octylphénol (OPE), qui sont considérés comme des produits chimiques préoccupants par l'EPA. Les produits de dégradation des NPE et des OPE ne sont pas facilement biodégradables et se sont révélés très toxiques pour les poissons et autres organismes aquatiques. Les formulateurs de peintures acryliques au latex à base d'eau doivent explorer l'utilisation d'alternatives plus sûres pour parvenir à une formulation sans APE.
Éviter le changement climatique
Afin de prévenir le changement climatique, les fabricants de revêtements doivent s'efforcer de réduire leur empreinte carbone. Le processus de fabrication doit être repensé et optimisé pour :
- Réduire la consommation d'énergie
- Réduire les déchets
- réduire la consommation d'eau.
L'amélioration des performances des revêtements est également une étape importante vers la durabilité, car elle réduit l'impact environnemental des applications répétées de revêtements. Les technologies qui améliorent les performances et donc l'éco-efficacité des revêtements sont considérées comme respectueuses de l'environnement. Il s'agit notamment des revêtements auto-cicatrisants, des revêtements renforcés par des nanoparticules, des revêtements sol-gel et des revêtements photo-catalytiques.
Des choix plus écologiques pour différents systèmes de résine de coating
Alkydes
Les résines alkydes sont reconnues pour leurs qualités écologiques car elles sont largement basées sur des acides gras naturels. Contenant plus de 50 % d'huiles naturelles et d'acides carboxyliques provenant de sources végétales renouvelables, les résines alkydes constituent un choix intéressant pour la formulation de revêtements durables. Traditionnellement, les résines alkydes sont à base de solvants. La demande de peintures sans COV et la pression réglementaire pour réduire les émissions de COV ont conduit au développement d'alternatives à base d'eau.
Des progrès décisifs dans la technologie des tensioactifs ont conduit au lancement des premiers polymères alkydes biosourcés et des premières peintures à base d'eau en 2011. Au départ, les revêtements alkydes à base d'eau se sont heurtés à des problèmes de coût et de formulation en raison du volume élevé de tensioactif nécessaire. Depuis, cependant, les performances des systèmes à base d'eau n'ont cessé de s'améliorer.
Aujourd'hui, les systèmes à base de solvant à faible teneur en COV et les systèmes à base d'eau sont tous deux largement disponibles et présentent des caractéristiques environnementales supérieures. L'alkyde est une technologie soigneusement testée qui offre un certain nombre d'avantages en termes de performances. Elle reste une option intéressante pour les formulateurs de revêtements, en particulier pour les applications sur bois.
Acryliques
L'introduction des peintures à l'eau a constitué une avancée majeure sur le front des revêtements durables. La technologie de polymérisation par émulsion, basée sur les polymères acryliques, a permis de formuler des produits à base d'eau plus faciles à entretenir et plus économiques à produire. Les peintures acryliques à l'eau se sont rapidement taillé la part du lion sur le marché des revêtements architecturaux.
Toutefois, les ingrédients de la résine acrylique sont encore largement d'origine fossile. Des progrès récents ont permis de produire des résines acryliques à partir de matériaux d'origine végétale durables. Les nouvelles résines biosourcées contiennent jusqu'à 50 % d'ingrédients d'origine végétale, ce qui est vérifiable par l'analyse 14C. Cette technologie remplace les composants d'origine fossile par des matériaux renouvelables, réduisant ainsi l'empreinte écologique sans compromettre les performances du revêtement. Les résines biosourcées sont fabriquées à partir d'ingrédients sûrs ; elles contiennent peu de COV, ce qui les rend idéales pour la production de peintures à faible teneur en composés organiques volatils.
Systèmes époxy
Les résines époxy offrent d'excellentes propriétés d'adhérence et de résistance à la corrosion. Elles sont largement utilisées comme liants dans les revêtements de protection en raison de leur souplesse de formulation. Les résines époxy de base sont traditionnellement produites à partir de dérivés du pétrole, à savoir l'épichlorhydrine (ECH) et le bisphénol A (BPA). La glycérine renouvelable, obtenue à partir d'huiles végétales, a été utilisée avec succès comme matière première pour la production d'ECH 100 % biologique. L'ECH biosourcé peut réduire l'empreinte carbone des revêtements époxy de plus de 60 %.
Il est possible d'augmenter encore le pourcentage d'ingrédients biosourcés en remplaçant totalement ou partiellement l'agent de durcissement par un équivalent 100 % biosourcé. Le cardanol, extrait de la coquille de noix de cajou, est utilisé commercialement dans la préparation d'agents de durcissement époxy connus sous le nom de phénalkamines. Le dérivé du cardanol offre une combinaison utile de résistance chimique, de flexibilité et d'hydrophobie qui est souhaitable dans plusieurs applications lourdes.
Polyuréthanes
Les polyuréthanes (PU) sont formulés à partir d'un isocyanate et d'un polyol. Les revêtements polyuréthanes d'origine biologique remplacent de plus en plus les revêtements d'origine pétrochimique en raison de leur faible impact sur l'environnement. Des matériaux bio-dérivés, tels que le liquide de coque de noix de cajou (CNSL), les huiles végétales, le goudron d'eucalyptus, le terpène et d'autres sources végétales, sont utilisés pour produire des précurseurs pour la synthèse de polyols et d'isocyanates.
Les polyols et diols à base de CNSL offrent des propriétés uniques par rapport aux polyesters, polyéthers et autres polyols à base d'huiles naturelles. En raison de la longue chaîne aliphatique du cardanol, les polyols et diols à base de CNSL sont très hydrophobes. Cette hydrophobie améliore la résistance à l'eau et réduit la sensibilité à l'humidité, ce qui accroît la durabilité du système polyuréthane final.
Conclusions
Les alternatives durables aux revêtements architecturaux, décoratifs, industriels et automobiles traditionnels sont de plus en plus recherchées par les consommateurs et imposées par les gouvernements du monde entier. Les fabricants de revêtements doivent soigneusement planifier et gérer de manière proactive leur transition vers des revêtements plus écologiques. Les consommateurs préfèrent de plus en plus les produits formulés à partir de matériaux d'origine biologique, perçus comme plus sûrs et plus respectueux de l'environnement.
L'utilisation accrue de matières premières d'origine naturelle dans le liant des revêtements peut améliorer la durabilité des peintures et des revêtements respectueux de l'environnement. Chez Safic-Alcan, nous aidons les formulateurs à comprendre comment remplacer les ingrédients à base de pétrole dans leurs formulations par des éléments constitutifs biosourcés, des solvants biosourcés et des additifs renouvelables.
La réingénierie de la technologie de production, l'optimisation de la chimie des polymères, les ajustements de la formulation des revêtements polymères et les améliorations des procédures d'application et de durcissement des revêtements peuvent tous être utilisés pour améliorer l'éco-efficacité des revêtements verts.
Les fabricants de peintures et de revêtements écologiques doivent s'efforcer d'atteindre les objectifs de durabilité tout en restant compétitifs sur le marché. L'impact sur les coûts des modifications écologiques apportées à la formulation et au processus de fabrication doit être minimisé et doit toujours être justifié par la valeur qu'il crée. Planifiez une réunion avec les experts de Safic-Alcan pour en savoir plus sur les solutions que nous pouvons vous apporter.
