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Vous êtes ici : Accueil > Technique > Mémoires > Les plantes annuelles de renfort en papeterie Révision : 30 mars 2006  
Les plantes annuelles de renfort en papeterie
 
             Maud BERTHET et Jérémy ALLIX

Élèves Ingénieurs 2e année
Janvier 2006
 

       
     
  Plan  
I - Introduction
II - Répertoire des plantes annuelles de renfort
III - Fibres de renfort dans la fabrication du papier
IV - Fibres concurrentes dans la fabrication du papier
V - Analyse économique
VI - Analyse stratégique
VII - Conclusion
VIII - Bibliographie et Webographie
     
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I - Introduction

Plan 

   
  Voir aussi

Aux temps les plus reculés, l’homme gravait des signes sur la pierre ou sur de l’os, puis sur le bois, le métal et l’argile sous forme de plaques. Plus tard, les Egyptiens adaptèrent le papyrus, extrait d’un roseau des marécages du Nil pour en réaliser un  support d'écriture. Ensuite, le parchemin vit le jour en Asie Mineure, ce nouveau support d’écriture à base de peaux de veau et de chèvre, lavées et polies à la pierre ponce, permettait l'écriture sur les deux côtés d'une même feuille. Par ailleurs, l'assemblage de ces feuilles constitua une des premières forme du livre que nous connaissons actuellement. Le papier fabriqué à partir de fibres végétales est arrivé en France au XIVe siècle mais avait été inventé par Tsai Lin en Chine bien avant. Et de nos jours, le papier est principalement basé sur la cellulose du bois, matériau disponible tout au long de l'année.

Cependant, les papetiers ont souvent recourt à des plantes annuelles. En effet, l’évolution de l’utilisation et de la production de "plantes annuelles de renfort" est un thème d’actualité. Ces plantes, appelées plantes annuelles de renfort, sont intéressantes car elles améliorent les caractéristiques mécaniques du papier.  Par ailleurs, la préservation de l’environnement est au centre de toutes les attentions et l'industrie papetière est souvent montrée du doigt pour sa consommation de bois ainsi que pour ses rejets (effluents et gaz odorants). Dans ces conditions, les fibres annuelles pourrait devenir prochainement une nouvelle source de matière première beaucoup plus écologique pour la papeterie. Mais elles présentent un inconvénient majeur : ne pas être disponible tout au long de l'année.

II - Répertoire des plantes annuelles de renfort
Plan 

II-1 - Le Chanvre

    Fibres de chanvre, pâte écrue, microscopie optique  
  Fibres de chanvre vues au microscope
optique. Pâte de chanvre écrue
(Photo EFPG)
 

Le chanvre est une plante annuelle de plus de 2 m de haut. Originaire d'Asie centrale, il est cultivé en Chine, en Russie, en Inde, dans les pays d'Europe Centrale, en Italie, dans le nord-est de la France. Le rendement en fibres est approximativement de 1,5 à 2 t/ha/an.

La longueur moyenne des fibres de chanvre est de 20 mm pour une largeur de 25 μm. Ces fibres sont utilisées très raffinées pour des papiers fins comme les papiers cigarettes et les papiers filtres. Leurs caractéristiques physiques, principalement leur résistance à la traction et à la déchirure sont particulièrement intéressantes.

II-2 - Le Lin

Le lin est une plante annuelle qui pousse dans le monde entier, aussi bien en Asie qu’en Europe. La fibre de lin vient des tiges de la plante mais aussi de l’huile extraite des graines. L’avantage de cette fibre est sa longueur élevée, en moyenne 25 mm et sa bonne résistance. Le lin peut être utilisé comme substitut au coton. De plus, le rendement de cette fibre est très nettement supérieur à la production de coton (jusqu’à 2 t/an/ha).

Cette fibre est utilisée en papeterie pour des papiers fins comme les papiers à cigarette ou le papier Bible. En effet sa bonne résistance et sa longueur confèrent à ses papiers les caractéristiques mécaniques essentielles pour cette production particulière. Ces fibres sont très raffinées afin d'avoir des longueurs inférieures à 4 mm.

II-3 - Le Coton

Le cotonnier est un petit arbuste annuel de 1 à 1,50 m de haut. Il est cultivé dans les zones chaudes d’Amérique, d’Afrique, d’Asie et mêmes d’Europe (Espagne). Les fibres de coton proviennent des graines, et sont appelés linters. Le rendement en linters de coton est de seulement 0,05 t/ha/an.

Cette fibre est utilisée pour ses bonnes caractéristiques physique et mécanique. En effet, les linters de coton mesurent 2 à 5 mm et ont une largeur de 18 μm. Elle est utilisée pour des papiers dits de luxe. Elles sont également utilisées pour les papiers fiduciaires et principalement pour les billets de banques, papiers pour lesquels la caractéristique essentielle est la résistance au pliage. Cette fibre est aussi beaucoup convoitée par le domaine du textile.

II-4 - L'Abaca

L'Abaca ou chanvre de Manille est un bananier textile (Musacées) qui pousse aux Philippines: les fibres dans les gaines foliaires forment un pseudo tronc très recherché pour la fabrication de cordages légers et insubmersibles, pour des rabanes, des nappes, des stores ou des vêtements.

La fibre d’Abaca a une longueur de 6mm pour une largeur de 22 μm. Elle est utilisée principalement dans la composition des papiers filtres, des sachets de thé ce sont des papier poreux demandant une bonne résistance, en particulier une résistance au déchirement.

II-5 - Le Kénaf

Le kénaf est une plante herbacée dont la tige peut atteindre 3 m de haut. Il se trouve principalement dans les régions tropicales et en Amérique du Sud. La production de kénaf en Europe est rare. Elle est uniquement pour le domaine papetier. Le rendement en fibre est de près de 10 t/an/ha.

La caractéristique principale du kénaf est son avantage dans le processus de fabrication du papier (la fibre est plus facile à blanchir et la pâte a besoin de moins d’énergie pour être fabriquée, avec un gain de près de 30% en énergie). La longueur moyenne des fibres (1.5 mm) est comprise entre les fibres de feuillus et les fibres de résineux.

II-6 - Le Jute

Le jute est une plante buissonnante originaire du sud-est asiatique. Les principaux producteurs sont l’Inde et le Bangladesh. Le rendement en fibres est de 2 t/ha/an. Les fibres utilisées en papeterie sont les déchets de culture et de filature.

La longueur moyenne des fibres est de 2 mm, avec une largeur de 20 μm. Les caractéristiques de ces fibres sont généralement assimilées à celle du kenaf. Le jute est souvent utilisé en pâte blanchie (comme le kenaf) dans les papiers impression de luxe.

II-7 - Le Sisal

Le sisal est une plante vivace constituée par une rosette de grandes feuilles à section triangulaire allant jusqu'à 2 m de long. Il s'agit d'une plante tropicale, principalement cultivé en Amérique du sud et en Afrique.

La longueur moyenne de ces fibres est de 3 mm. Elle est utilisée comme renforcement pour les papiers mécaniques.

II-8 - La Bagasse de canne à sucre

La bagasse utilisée pour la préparation des pâtes est le résidu des tiges de canne à sucre laissé après l'extraction du saccharose contenu dans la mœlle. La canne à sucre est énormément exploitée dans certains pays tropicaux tels que le Brésil ou Cuba. La production en pâte de bagasse approche les 3.2 millions de tonnes par an.

Les fibres de bagasse ont une grande diversité de dimensions (la longueur allant de 0.8 à 2.8 mm et la largeur étant comprise entre 10 et 34 μm). La bagasse est principalement utilisée dans la composition de cartons et des papiers impression-écriture.

II-9 - La Ramie

La ramie est une plante arbustive. Originaire d'Asie de l'Est, la ramie a pour principaux producteurs la Chine, le Japon et l'Amérique. Le rendement en fibres est d'environ 2 t/ha/an.

La longueur moyenne des fibres est comprise entre 40 et 200 mm, pour une largeur de 45 μm. Ces fibres ressemblent aux fibres de lin mais sont encore plus longues, plus solides et plus rigides.

II-10 - Classement des fibres

On peut regrouper toutes ces fibres en 4 grandes familles :

 

III - Les fibres de renfort dans la fabrication du papier, contraintes et solutions

Plan 

III-1 - Les problèmes rencontrés

L'utilisation de ces fibres dans le procédé de fabrication du papier engendre un certain nombre de contraintes.
Une des problèmes concerne l’approvisionnement en matière première. En effet, comme leur nom l’indique, les plantes annuelles ont un cycle de production annuel. L’approvisionnement n'a donc lieu qu'une fois par an. Pour prévoir une utilisation de ces matières tout au long de l'année, il faut réaliser un stockage adapté assurant une quantité suffisante de matière première pour subvenir au besoin d’une année et évitant toute dégradation bactérienne ayant pour effet de détruire le stock et d'entraîner une pollution.
Faire face à ces problèmes nécessite de mettre au point un système permettant un approvisionnement continu au cours de l’année et développant des moyens techniques pour la lutte bactérienne. Toutes ces solutions entraînent un surcoût de ces matières premières, véritable frein à leur exploitation.

Par ailleurs, la préparation des fibres est différente en fonction de leur l’origine comme le montre les quelques exemples qui suivent :

Actuellement les procédés classiques de fabrication du papier (kraft, à la soude et au bisulfite) sont employés dans le monde entier pour produire des pâtes à papier à partir de ces plantes annuelles. Les caractéristiques des pâtes kraft et des pâtes à la soude sont les mêmes. On utilise ces procédés principalement pour des raisons de coût et de disponibilité des produits chimiques employés ainsi que pour leur facilité de mise en oeuvre du fait de la bonne maîtrise de ces techniques.
Cependant, un certain nombre de limites apparaissent avec ces procédés techniques et freinent l’utilisation plus abondante des plantes annuelles :

II-2 - Des solutions à l'étude

De nombreuses recherches ont été développées pour pouvoir récupérer la silice des liqueurs noires, voici deux des systèmes les plus avancés bien que non encore utilisés commercialement :

1. Le générateur de bulles immergé (développé par Wagner-Biro, en Autriche),

Il injecte des gaz de combustion dans la liqueur noire pour modifier le pH de la solution jusqu'à un niveau qui permette la précipitation de la silice. Le défaut est que le pH de précipitation de la silice est très proche du pH de précipitation de la lignine.

2. Le système de désilication Conox,

Il sature la liqueur noire d'anhydride carbonique pur ou quasi pur entraînant une modification du pH qui provoque la précipitation de la silice. Ce système ne requiert aucun contrôle du pH, et des essais ont démontré que la lignine précipitait peu avec la silice.
On peut atténuer certains de ces problèmes par un mélange avec des pâtes classiques mais ils n’en sont pas résolus pour autant. Ainsi, de nombreuses innovations ont été mises au point pour les caractéristiques particulières des fibres de plantes annuelles.

3. Le procédé NACO

Le procédé NACO a été utilisé pour la première fois en 1982, à Foggia en Italie, pour traiter de la pâte de paille de blé et de fibres recyclées, mais il peut aussi être utilisé pour d’autres plantes annuelles. Cette usine et une autre appartenant au même groupe sont les seules installations commerciales du genre. Le procédé utilise des turbo-désintégrateurs spéciaux. Il emploie une liqueur composée d'hydroxyde de sodium et de carbonate de sodium dans une atmosphère d'oxygène sous pression pour la cuisson. L’usine ne comporte qu’une installation de blanchiment à l’hypochlorite et produit des pâtes ayant un degré de blancheur ISO de 70 à 72 %. Cette blancheur peut encore être améliorée. En effet des tests en laboratoire avec différentes séquences de blanchiment ont démontré ce potentiel de blanchiment. Les problèmes rencontrés pour charger et décharger les pâtes, pour l'égouttement de la pâte, du fait des actions mécaniques des turbo-réacteurs, ainsi que le faible degré de blancheur sont encore des freins à l'exploitation de cette technologie.

4. Le procédé ALCELL

Le procédé ALCELL utilise l’éthanol pour la désintégration et donne également des sous-produits, dont de la lignine pure, de l'acide acétique, du furfural et du xylose. La lignine dissoute peut-être utilisée comme colle. Les autres produits peuvent être utilisés comme carburant. Ce procédé a été mis à l’essai sur des bois de feuillus à une usine expérimentale de taille commerciale (30 tonnes par jour) située à Miramichi, au Nouveau-Brunswick. Les essais en laboratoire ont démontré que ce procédé convenait à la production en discontinu de pâte non ligneuse et ont permis d’établir qu'une usine transformant chaque jour 100 tonnes de paille (à une humidité de 15 %) produirait environ 2 500 kilogrammes d'acide acétique, 1 700 kilogrammes de furfural, 6 750 kilogrammes de sucres d'hémicellulose, 11 000 kilogrammes de lignine et 49 tonnes de pâte. Le procédé est modérément acide, et la majeure partie de la silice reste dans la pâte. La silice dissoute quitte le système avec les autres sous-produits de la pâte non blanchie. Pour que cette technologie soit rentable, il faudrait que tous les sous-produits soient vendus et que le taux de récupération de l'éthanol soit de 95% (le pilote n'a récupéré que 85%). L'autre inconvénient, technique, est que les filasses, une fois mouillées deviennent compactes ce qui empêche l'imprégnation et l'évacuation de la liqueur.

5. Le brevet Wong et Arbokem

Liqueurs à pâte à base de potassium, cette technique mise au point il y a près de 70 ans en Allemagne a fait l'objet d'un brevet par Wong et ARBOKEM qui a construit une usine pilote de 20 t/jour à Vulcan (Alberta, USA). La liqueur serait composé de sulfite de potassium, d'hydroxyde de potassium et d'Anthraquinone pour une production en discontinue dans un lessiveur rotatif sphérique. Le procédé produit aussi une solution fertilisante de potassium et de soufre. Les détails de ce procédé sont encore secrets et beaucoup de questions se posent encore sur cette technologie :

6. Le procédé Universal

Le procédé de fabrication de pâtes Universal est un procédé acide/alcalin en deux étapes qui sépare la matière lignocellulosique en trois composants de base, à savoir la lignine, la cellulose et l’hémicellulose.

La liqueur, utilisée au cours des deux étapes, est récupérée pour être réutilisée, ceci grâce à un traitement par des faibles quantités de produits chimiques. Une autre utilisation de la liqueur récupérée serait comme engrais mais elle peut être traitée et rejetée dans les effluents de l'usine.
Ce procédé, dont les premiers essais ont eu lieu en Allemagne et en Egypte dans les années 70, a été étudié à nouveau vers la fin des années 90 par la North Carolina State University.

7. Le procédé Williams et Jelks

Le procédé Williams et Jelks est le même procédé que le précédent mais les concentrations d'acide et d'alcali ainsi que les températures sont plus élevées. La majeure partie des travaux concernant ce procédé a été réalisée sur le kénaf.

8. Le procédé Natural

Le procédé de fabrication de pâtes Natural est un nouveau procédé qui emploie de l'acide formique. Les travaux en laboratoire et en installation pilote indiquent qu'il convient bien aux fibres végétales non ligneuses. L'avantage est qu'il n'y a aucune utilisation de composés chlorés ni de sulfate. Ce procédé, qui n'en est qu'à ces débuts, est l'un de ceux qui ont le plus de potentiel industriel.

9. Le procédé EAZy

Le procédé à faible consommation d’énergie EAZy vient d'être breveté. Il comporte une étape d'extraction , à faible concentration, d’alcali suivie d'une étape unique de traitement à l'ozone (on croyait auparavant que l'ozone endommageait considérablement les pâtes non ligneuses) puis d’un blanchiment sans chlore élémentaire. L'avantage de ce procédé réside dans le fait qu'il est possible d'utiliser des machines actuellement disponibles ou très légèrement modifiées. La première usine qui utilisera ce procédé devrait voir le jour dans le Midwest aux Etats-Unis.

La liste des procédés papetiers proposés dans ce texte n'est pas exhaustive. En effet, d'autres procédés comme le procédé Milox ou le procédé à l'ammoniaque diluée, sont en cours d'études dans divers laboratoires à travers le monde.

IV - Les fibres concurrentes dans la fabrication de papier
Plan

IV-1 - Les fibres synthétiques

Les propriétés apportées au papier par les fibres de renfort peuvent être également générées par d'autres types de fibres comme les fibres synthétiques ou des fibres longues de résineux. Dans le domaine papetier, on trouve le plus souvent des fibres de polyester, polyéthylène, polypropylène et de polyamide.

Les fibres synthétiques ont des propriétés mécaniques impressionnantes. Elles ont une très forte résistance (déchirure, plis et traction) et peuvent aussi avoir un effet barrière (à l’eau, aux graisses, aux odeurs,…).
Elles sont surtout utilisées dans les papiers fiduciaires, car ces derniers ont doivent répondre à plusieurs caractéristiques servant pour leur usage. Par exemple, un billet de banque ne doit pas se déchirer après être passé à la machine à laver. Dans ce cas, le renfort du papier par des fibres synthétiques est très bénéfique.
On les retrouve aussi beaucoup dans les papiers médicaux ou pour hôpitaux et pour d’autres applications papetières.
Cependant, ces fibres présentent un certains nombres d’inconvénients, comme leur non-conformité avec des papiers à contact alimentaire ou leur problème de recyclage car elles ne sont pas biodégradables.

    Fibres de polyester (microscopie optique)   Fibres de polyéthylène (microscopie optique)  
  Fibres de polyester (MO)
(Photo IRFIP/EFPG)
  Fibres de polyéthylène (MO)
(Photo IRFIP/EFPG)
 

 

IV-2 - Les fibres d'eucalyptus

L‘eucalyptus est un feuillus originaire d’Australie, il en existe plus de 700 espèces dans le monde. L’espèce la plus utilisée dans la papeterie est l’Eucalyptus Globulus. Il est très résistant aux "attaques" naturelles (sécheresse, feu, volcan, inondation,…).
Ses fibres courtes sont très homogènes et apportent au papier des caractéristiques spécifiques comme une grande douceur, une main élevée, une excellent rigidité et une grande stabilisation dimensionnelle. Toutes ces propriétés font que cette fibre est la meilleure de tous les feuillus. Elle arrive au même niveau de qualité que certaines fibres de résineux.

    Fibres d'eucalyptus (microscopie optique)  
  Fibres d'eucalyptus
(Photo EFPG/Cadel)
 

V - Analyse économique
Plan 

V-1 - Comparaison du prix des fibres

Indication du prix à la tonne pour les fibres de plantes annuelles :

Fibres Coton Lin Chanvre Ramie
Prix (€/t) 1500 2400 2400 2000
            Tableau 1 : Prix à la tonne des fibres de plantes annuelles
 

Indication du prix à la tonne des fibres concurrentes :

Fibres Synthétiques Pâtes blanchies Eucalyptus Pâtes Résineux
Prix (€/t) 2200 400 550
Tableau 2 : Prix à la tonne des fibres synthétiques et des pâtes


Comme nous l’avons déjà vu, on retrouve les plantes annuelles dans de nombreux domaine papetier, et ceci depuis toujours. Elles sont souvent utilisées avec un mélange de fibres de bois. Cependant, leur prix largement supérieur à ceux des fibres de bois, implique une concurrence rude avec les fibres de résineux en pâte chimique raffinée ou les fibres d’eucalyptus.
Les fibres synthétiques, quant à elles, sont indispensables à la fabrication des papiers fiduciaires, mais peu présentent dans les autres applications des plantes annuelles. En effet, la plupart des papiers qui peuvent être réalisés à partir de plantes annuelles sont soumis à une réglementation "contact alimentaire".

V-2 - Types de papier utilisant des fibres de renfort

1. Le  papier à cigarette

Dans une cigarette, il existe plusieurs types de papiers différents.

En France, deux grands papetiers s’affrontent sur ce marché :

La papeterie de Malaucène est la seule en France à fabriquer la manchette. À ce jour, ce papier ne contient pas de fibres de plantes annuelles car il a besoin d’une structure très fermée et très peu poreuse. Ce sont les pâtes d’eucalyptus très raffinées (86°SR) qui apportent le mieux ces caractéristiques et qui sont donc largement utilisées. Les fibres synthétiques ne sont pas adaptées car l’usine est soumise à la réglementation allemande « TVO » définissant les produits autorisés pour les papiers à contact alimentaire.
Cette entreprise se situe au quatrième rang européen. Elle compte BAT et Philip Morris parmi ses clients. À noter que l’Europe de l’Est et l'Europe Occidentale dominent le marché mondial.

Pour les papiers cigarettes classiques, Schweitzer-Mauduit et La Papeterie du Léman se partagent le marché, avec une large domination de Schweitzer-Mauduit. Ces derniers utilisent du chanvre et du lin mélangé à une pâte de résineux. Le pourcentage de la composition du mélange dépend de nombreux paramètres, comme le prix mais aussi le goût.
En effet, le goût d’une cigarette vient, bien sur, du tabac, mais aussi du papier. Si celui-ci est fait à base de chanvre seulement, il n’aura pas le même goût que celui qui est fait uniquement avec du lin ou des résineux. Les fibres synthétiques ne sont pas utilisées dans ce domaine pour les mêmes raisons que précédemment (contact alimentaire).

2. Les papiers fiduciaires

Les papiers fiduciaires (papiers sécurisés, billets banque, chèques,…) sont fabriqués par la Banque de France et Arjo Wiggins, mais les informations sont très difficiles à obtenir pour des raison évidentes de confidentialité. Le papier banque n’est fabriqué que dans trois usines : une en France, une au Pays-Bas et une au Brésil. Les papiers sécurisés sont fabriqués en Argentine, au Brésil, en France, au Pays-Bas, en Espagne et au Royaume-Uni.

De nombreuses fibres différentes sont utilisées pour ce type de papier afin d'assurer son impossibilité à être reproduit. On trouve parmi ces fibres, des fibres synthétiques, des fibres de plantes annuelles et bien sur des fibres de bois. Ces papiers sont continuellement en évolution, à la recherche des dernières innovations techniques ou de composition. Il nous a été impossible d’en apprendre davantage.

Le groupe Bolloré est leader mondial dans la fabrication des papiers minces opaques, papiers dans lesquels est introduit une fraction de plantes annuelles avec une production 100000 t/an, dont 70% destiné à l’exportation, ceci correspond à plus de 20% du marché mondial.

D’autres part, il existe des papiers cosmétique 100% fibres de lin et chanvre fabriqués par ce groupe. Comme nous l’avons souligné plus haut, ils fabriquent aussi du papier cigarette avec une partie de chanvre et de lin.

3. Les papiers filtres

Les papiers filtres sont fabriquées à la Papeterie de Cascadec, c’est la seule usine en France fabricant ce type de papier. Leur principal marché est le papier thé et café. Dans ce domaine la papeterie de Cascadec est le leader mondial, ces principaux concurrents sont Ahlström et Crampton.

Le papier filtre de thé existe sous deux formes : une dite non-thermocollante avec un composition de résineux et de chanvre, et une dite thermocollante faite avec des fibres de résineux, de chanvres et de fibres synthétiques (polyéthylène et polypropylène) pour des raisons de scellabilité.

Le papier filtre à café destiné en grande majorité pour l’Italie contient deux sortes de filtre : ceux pour les sachets ronds non tassés et ceux pour les "expresso", tous deux sont réalisés à partir de chanvre et de résineux pour un grammage compris entre 21 et 40 g/m².

La Papeterie de Cascadec fabrique également des papiers filtre pour aspirateurs, des papiers empattage batterie pour l’automobile, des papiers électro,… Mais ces papiers ont très peu de valeurs ajoutées, c’est pourquoi on ne met pas de plantes annuelles dans leur composition.

4. Autres utilisations

Les plantes annuelles ne sont pas seulement produites pour la papeterie. En effet, un grand nombre d'entres-elles sont utilisées dans d'autres domaines, comme le textile par exemple. En papeterie, elles sont introduites dans la pâte pour renforcer le papier car elles apportent de la résistance (déchirure, traction, éclatement) et améliorent les propriétés physiques du papier. Seulement leurs prix élevés ne leur permettent pas d'être présentes dans tous les produits. Effectivement, elles n'entrent que dans la composition des produits à fortes valeurs ajoutées.

Cependant, tous les papiers doivent faire face à une demande d'augmentation de leur qualité. Pour l'améliorer, de plus en plus de papetiers cherchent ainsi à utiliser des plantes annuelles. La demande en plantes annuelles est donc en expansion. Cependant cette expansion est freinée par les problèmes que les plantes annuelles engendrent, comme un coût élevé de transport ou de stockage.

VI - Analyse stratégique
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VI-1 - La dynamique concurrentielle

 L'analyse de ce secteur selon Porter conduit à définir les acteurs en présence sur ce marché.

1. Concurrence entre les types de fibres

Comme nous l'avons déjà noté, les principaux concurrents des fibres de plantes annuelles sont les fibres synthétiques, les fibres longues de résineux en pâte chimique et les fibres d’eucalyptus, toutes deux raffinées.

Les fibres synthétiques sont très répandues dans le domaine de la papeterie, surtout pour les papiers fiduciaires, car elles améliorent nettement les propriétés mécaniques du papier. Il existe de nombreux fournisseurs pour ces fibres synthétiques :

Cependant, les fibres synthétiques génèrent des problèmes dans leur utilisation : problèmes de pollution au moment du recyclage, car elles présentent des difficultés vis à vis de la biodégradation et sur le plan des contacts alimentaires, souvent ces fibres ne reçoivent pas les autorisations pour être utilisées.

Les fibres de résineux en pâte chimique raffinée, quant à elles, n’ont pas de problème de recyclage, mais ont toutefois du mal à garder leurs caractéristiques physiques, c’est pourquoi on peut avoir recours aux fibres de plantes annuelles selon la qualité du papier qu’on cherche à faire.
Exemple de fournisseurs : SODRA, Pacifico et Tarascon pour les résineux et Cénibra pour l’eucalyptus du Brésil (aussi très répandu pour sa résistance).

2. Le poids des acheteurs utilisateurs de fibres

Ils ont le pouvoir de négociation, c’est-à-dire qu’ils peuvent discuter des prix d’achats des fibres et des quantités achetées. Ils analysent la qualité et les performances du produit. Ils utilisent des plantes annuelles pour renforcer leur papier.

3. Les fournisseurs de plantes annuelles poids des acheteurs utilisateurs de fibres

Les fournisseurs de plantes annuelles sont le plus souvent dans les pays sous-développés. Exemple le sisal au Brésil, les Philippines, l'Inde, Cuba, le Bangladesh… Ce qui limite leur possibilité de négociations financières car il faut prendre en compte le coût du transport. Elles sont alors distribuées par des coopératives comme Nevotex Norge AS (Norvège), Procotex (Belgique), Prerna Syntex (Inde),…qui peuvent jouer sur l’importance de la qualité du produit pour obtenir un plus grand profit.
Les fournisseurs des pays peu développés ont un coût de main d'œuvre si faible que le coût de la pâte dépend surtout du transport. Il existe des fournisseurs de plantes annuelles européens ou français, mais leurs prix ne sont pas plus avantageux que ceux de l’extérieur. La main d’œuvre locale représente un coût plus élevé que celui du transport.

4. Identification des nouveaux entrants sur ce marché

Les nouveaux entrants représentent une innovation technique qui cherche à se faire une place sur le marché. Dans notre cas, nous avons pensé aux fibres synthétiques fabriquées sur le modèle des plantes annuelles. Elles ne prendront pas le monopole du marché car elles présentent les mêmes difficultés de recyclage que les autres fibres synthétiques. En revanche, elles apporteront plus de bénéfices au niveau de la résistance du papier.
En fait, les fibres synthétiques sont en concurrence avec les plantes annuelles seulement sur les papiers fiduciaires. Mais elles représentent un nouvel entrant dans le diagramme de Porter car elles sont de plus en plus à l’essai sur les autres papiers utilisant les plantes annuelles. Elles ne prendront probablement jamais toutes les parts de marché car il réside les problèmes de contact alimentaire et de recyclage.

5. Comment pourrait-on se substituer à ce besoin en fibres de renfort dans la fabrication de papier ?

Il faut alors envisager un nouveau système de raffinage (qui d’ailleurs ne porterait plus ce nom). Il n’abîmerait pas les fibres et ne les couperait pas non plus. Ce système pourrait représenter le risque de voir disparaître l'intérêt pour l'utilisation des fibres de plantes annuelles car les fibres de bois garderaient alors toutes leurs propriétés et des caractéristiques intéressantes pour des coûts modestes par rapports aux fibres de renfort ou fibres synthétiques.
Une autre manière de se passer de ces fibres de renfort serait d'utiliser un additif très puissant, évidemment peu coûteux, qui compenserait les différences de propriétés physiques données au papier entre les fibres de plantes annuelles et celle de bois, les papetiers n’auraient alors plus besoin des pantes annuelles.

VI-2 - Analyse des forces et faiblesses, opportunités et menaces du système

En  se basant sur l'analyse de la matrice de SWOT, il est possible de déterminer les atouts majeurs et les faiblesses de ce système.

1. Quelles sont les forces des fibres de renfort pour justifier leur positionnement sur le marché ?

Utiliser  de telles fibres permet d'améliorer les propriétés du papier comme :

2. Quelles sont les faiblesses ou les facteurs limitants des fibres des plantes annuelles ?

Les facteurs limitants de cette technologie viennent du fait que l'utilisation des fibres de renfort dans le procédé papetier génère un certain nombre de problèmes comme  :

3. Quelles sont les opportunités pour ces fibres annuelles, les facteurs d'évolution favorable ?

 Les facteurs d'évolution se retrouvent principalement dans :

4. Quelles sont les menaces pour ces fibres annuelles, les facteurs agissant sur la réduction de leur utilisation ?

L'analyse des facteurs agissant sur la réduction de leur utilisation fait apparaître différents facteurs comme :

VI-3 - Les scénarios

Tous les éléments développés dans ce document conduisent à prévoir plusieurs scénarios pour déterminer la place des plantes annuelles sur le marché de la papeterie, les rétrospectives et les tendances actuelles. L’analyse de la chaîne de valeur des plantes annuelles vis à vis de leurs usages en papeterie permettra de mettre en évidences leurs possibilités de développement.

La chaîne de valeur pour les plantes annuelles dans la fabrication du papier est la suivante :

Cette chaîne de valeur est plutôt longue, ce qui implique un coût de fabrication élevé. Pour contrebalancer ce coût, il est impératif que cette utilisation de plantes annuelles dans la pâte à papier débouche sur un papier à plus forte valeur ajoutée.

1. Chute de la production de papier cigarette (scénario tendanciel)

Le nombre de fumeurs diminue progressivement au cours de ces années. En effet, les différentes campagnes anti-tabac ajoutées à l’augmentation colossale du prix de vente des paquets de cigarettes a réussi à convaincre le public de se passer de cigarettes. L'impact sur la production du papier à cigarettes est immédiat. Dans ces conditions, il est tout à fait possible que d'ici 10 ans cette production chute de moitié, obligeant un grand nombre d’usines à fermer leurs portes ou à se reconvertir. Les productions de chanvre et de lin (souvent utilisées pour ce type de papier) devront alors baisser fortement pour ne pas générer de pertes inutiles dues à une surproduction. En effet, le domaine papetier représente déjà actuellement 25% de la production de ces plantes annuelles. Il faudra alors envisager pour ces plantes annuelles des reconversions vers d'autres applications en papeterie ou vers d'autres secteurs industriels.

2. Interdiction de l'utilisation du chanvre dans le papier (scénario défavorable)

Une loi est adoptée dans toute l’Europe. Elle interdit l’utilisation du chanvre dans les pâtes à papier pour des raisons de santé publique, de politique et d'environnement. Il faudrait chercher un autre type de fibre pour remplacer les fibres de chanvre dans le papier. En effet, le chanvre, principalement utilisé pour renforcer le papier à cigarettes, devra trouver un substitut capable de donner les mêmes caractéristiques au papier. On pourra alors penser à d’autres plantes annuelles, des fibres synthétiques ou des fibres de bois.

3. Augmentation des échanges avec les pays peu développés (scénario tendanciel)

Les plantes annuelles les plus utilisées en papeterie se trouvent principalement dans les pays sous développés, comme Les Philippines. La politique actuelle de l’Europe tend à accentuer ce type échange et recommande fortement le développement des importations en provenance de ces pays. Pour les plantes annuelles, ceci pourrait être réalisé de deux manières soit par une augmentation de la production de pâte contenant des fibres annuelles, soit par une augmentation de proportion de plantes annuelles dans les papiers. De plus, l'augmentation du volume des échanges favoriserait l’image des pays européens  et aiderait ces derniers dans leur développement.

4. La couche d'ozone est sérieusement menacée ! (scénario favorable)

En l’an de grâce 2398, à l’aube de la nouvelle ère du 25e siècle, la forêt se fait de plus en plus rare et la couche d’ozone est sérieusement menacée. Les gouvernements du monde entier déclarent l’état d’urgence ! Une décision unanime tombe alors l'interdiction de toute destruction massive des arbres. Ne pouvant plus utiliser le bois, la papeterie est contrainte à produire ses pâtes à papier à partir d’autres fibres. Le développement en masse des fibres annuelles attendu depuis si longtemps prend alors la plus grande part de marché et un avantage sur les fibres synthétiques. En fait, les papetiers choisissent d'utiliser un mélange de ces deux types de fibres, installant alors un marché stable mais provisoire, le temps que les forêts se reconstituent et que le problème de la couche d'ozone soit résorbé.

5. Les OGM en papeterie ! (scénario favorable)

Suite à la mise en place d'une constitution européenne, les partis écologiques de tous les pays d’Europe n’ont plus beaucoup de poids politique. L’influence des Etats-Unis se fait sentir, surtout sur le marché des OGM. De nombreuses recherches aboutissent à la modification génétique de presque toutes les sortes de végétaux. C'est alors que les plantes annuelles génétiquement modifiées deviennent résistances à toutes les épreuves de la nature (maladies, gèle, sécheresse,…). Ceci diminue très fortement le prix de vente de ces plantes annuelles.
De plus, elles peuvent avoir deux floraisons de plus qu’à l’état naturel, ce qui implique un moindre coût car nécessite moins d’espace de stockage. Les plantes annuelles augmentent alors très fortement leur part de marché et sont de plus en plus utilisées dans les procédés industriels. De ce fait, les papetiers n’hésitent plus à en mettre davantage dans leur pâte (réduction des prix et difficultés de stockage résorbées) selon des taux qui rejoignent presque celui des fibres cellulosiques.

VI - Conclusion

Plan 

La tendance actuelle est à la redécouverte des plantes annuelles et à leur bienfait en papeterie. La politique environnementale mondiale n'est pas étrangère à ce regain d'intérêt pour ces plantes. En effet, l'utilisation des ressources en bois et la pollution générée par les papetiers sont souvent montrés du doigt. Cette nouvelle source en matière fibreuse présente donc une avancée considérable dans le sens de la préservation de la forêt mondiale.
De plus, les fibres annuelles peuvent apporter au papier des caractéristiques particulièrement intéressantes. Les mélanges de pâte de bois et de pâte de fibres annuelles sont de plus en plus fréquemment employés dans la fabrication des papiers spéciaux et à forte valeur ajoutée.
Cependant, l'utilisation de ces fibres génère des contraintes comme par exemple la nécessité de modifier les procédés de fabrication sans compter que les rendements de ces pâtes sont plus faibles. De nombreuses études portent actuellement sur l'amélioration de ces procédés de fabrication afin qu'ils deviennent viables sur un plan économique. Les avancées sur ce terrain se réaliseront par des compromis entre la technologie, l'environnement, la politique et l'économie.

VII - Webographie et Bibliographie

Plan

Y. AITKEN, F. CADEL, C. VOILLOT.   "Constituants fibreux des pâtes papier et cartons"   Pratique de l’analyse, Edition : EFPG et CTP, Grenoble, 1988, 273 pages. ISBN : 2.906579.01.7
F. CADEL, C. VOILLOT, E. KOLELA, J.L. PERRIN.   "Analyse technico-économique comparée des valorisations énergétiques et industrielles de fibres autres que le bois"   Document CTP pour l’ADEME, Janvier 1996, 30 pages, édition CTP. JLP/-96ECO05.
J.L PERRIN   "Évaluation technico-économique des procédés de fabrication de pâtes à papier à partir de végétaux annuels"   Document CTP pour l’ADEME, Octobre 1995, 50 pages, édition CTP. JLP/-95ECO19. doc n°1728
MABEE and PANDE.   "Global Fibre supply Study"   Faculty of forestry, University of Toronto, Toronto, Canada; 35p, Juillet 1997.
-Global Fibre Supply Study
 <http://www.sadl.uleth.ca/nz/collect/fi1998/import/faolc/www/waicent/faoinfo/forestry/gfss/gfsswp/4/4gfsswp.htm>
R.W.  HURTER   "Agricultural Residues"   TAPPI Nonwood Fibres Short, Course Notes. 1997
Anon.   " Les marchés des papetiers Pâte: Des prix toujours incertains"   Pap'Argus, N°159, 15 Mars 2004
Anon.   "Prix de la pâte et du papier"   La Lettre au Papier, N°193, 1 Mars 2005
Anon.   "Utilisation des plantes annuelles en papeteries : dernière année 2004"   MARKETS INITIATIVE, Site pour la préservation des forêts, 2004 <http://www.oldgrowthfree.com/crops.html>
J. GULLISCHEN   "Meeting future R&D needs"   Pulp and Paper International, site PAPERLOOP, Novembre 2003
 <http://www.paperloop.com/db_area/archive/ppi_mag/2003/0311/08.html>
Anon   "Papiers minces opaques"   BOLLORE, Site sur l'activité de Bolloré, Activités industrie et services, 10/01/2005
<http://www.bollore.com/activites/fr/papiers.html>
Anon.   "L'évolution de l'agriculture au Canada"   AGRICULTURE AND AGRI-FOOD CANADA, Etude du Canuc, Octobre 2003
<http://www.agr.gc.ca/misb/spec/bio/pdf/fibre2_f.pdf>
Anon.   "Les pâtes à papier, bois, plantes annuelles, fibres recyclées"   HURTERCONSULT INCORPORATED
<http://www.hurterconsult.com/info.htm>


 

     
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