Batterie en papier et étiquette avec puce RFID

Le récent congrès de l'Association mondiale de promotion des emballages actifs et intelligents, AIPIA, à Amsterdam, a mis en avant une vague d'innovations techniques. Ce qui n'est en soi pas une nouveauté dans ce marché de croissance, où fonctionnalités actives et intelligentes aiguisent toujours plus l'intérêt des grandes marques. Voir des groupes papetiers d'envergure mondiale s'aventurer eux aussi sur ce terrain était davantage surprenant : BillerudKorsnäs avec une batterie en fibres de papier intégrée dans un emballage de même nature, et Stora Enso, avec une technologie de radio-étiquette (RFID) entièrement imprimée, appelée Eco.Comment le dérèglement climatique peut-il déboucher sur une batterie respectueuse de l'environnement et contribuer ainsi à la réduction de notre empreinte carbone ? On pourra lire ci-dessus le récit succinct de la genèse et de l'effet d'une nouvelle batterie à électrodes en papier. BillerudKorsnäs a lancé cette première mondiale et l'a présentée au dernier congrès de l'AIPIA.Lars Sandberg, chef de projet en innovation stratégique au R&D Tech Center Fiber Materials du fabricant, explique dans un communiqué que l'idée a été insufflée par une équipe de recherche de l'Université d'Uppsala. Placée sous la direction de Maria Strömme, celle-ci planchait sur une solution à la prolifération des algues vertes qui envahissent la Mer Baltique durant l'été. L'université cherchait en l'occurrence à développer une application utile pour cette plante aquatique. S'appuyant sur son expertise dans le domaine des polymères conducteurs, elle en était venue à considérer les algues vertes - à l'instar du papier - comme une ressource renouvelable et conductrice d'électricité. Or un matériau qui conduit l'énergie peut aussi la stocker et donc servir de batterie.L'Université d'Uppsala a été occupée sur ce projet pendant dix ans, dit Sandberg. BillerudKorsnäs a pris pied dans ce développement voici un an et demi à deux ans. Le fabricant est parvenu à reproduire la fonctionnalité des algues vertes, à savoir le stockage d'énergie, avec des électrodes en fibres de papier présentant des possibilités similaires. Il n'en dira toutefois pas plus sur le procédé, se retranchant derrière le secret de fabrication. BK est en mesure, dit Sandberg, de produire une batterie pour un usage aussi bien unique que multiple (et donc rechargeable).BK souhaite ainsi combiner deux objectifs. Tout d'abord se profiler comme une entreprise qui fait de la durabilité une priorité, et ensuite miser résolument sur les emballages actifs et intelligents. " On en parlait beaucoup voici encore dix ans, mais aujourd'hui, les premières applications sortent sur le marché ", dit Sandberg.Sandberg entrevoit un certain nombre de fonctions utiles et susceptibles de procurer une valeur ajoutée, tout comme avec les emballages équipés d'une pile ordinaire. Par exemple, une fonction de traçabilité, qui permettrait de suivre un emballage tout au long de la chaîne logistique, couplée, autre exemple, au suivi de la courbe des températures auxquelles la combinaison produit-emballage a été exposée. Une autre fonction pourrait être l'alimentation d'un écran. Ou encore d'une source lumineuse en soutien de l'image de marque d'un certain produit. Par exemple, l'emballage s'éclaire quand on l'ouvre ou qu'on le touche.Partant de là, Sandberg envisage surtout des possibilités sur trois sortes de marchés où la traçabilité et/ou la surveillance de l'évolution des températures revêtent une importance particulière. La traçabilité est essentielle pour le marché logistique et sa combinaison avec le suivi des températures intéresse au plus haut point le secteur pharmaceutique et l'industrie FMCG. Le respect des conditions de température tout au long de la chaîne est en effet fondamental pour garantir le bon état du produit et sa durée de conservation jusqu'à au moment où il parvient au client final ou est administré au patient. Dans ce dernier cas, la préservation de l'efficacité du médicament est même vitale. Il en va de même de la fonction track&trace que doit présenter l'emballage de tout médicament et qui permet d'en vérifier l'authenticité.Sandberg reconnaît que le papier avec capacité batterie revient plus cher qu'un papier ordinaire. Mais d'un autre côté, il est bien meilleur marché qu'une batterie extérieure à intégrer d'une manière quelconque dans l'emballage. Il n'est toutefois pas en mesure de donner un prix ni de chiffrer le surcoût en pourcentage. Tout dépend en effet de l'échelle à laquelle il sera fabriqué et commercialisé.BK compte surtout sur l'augmentation d'échelle pour maintenir le coût de fabrication le plus bas possible. " Ce que nous entendons réaliser non seulement pour le papier/carton d'emballage mais aussi pour le papier destiné à d'autres applications, comme le papier graphique par exemple, où la valeur ajoutée peut être considérable.Pour ce qui est du planning, le matériau devrait être commercialisé au deuxième trimestre de 2019. Le temps de laisser les transformateurs faire leurs tests avant d'éventuellement l'intégrer dans leur production. La disponibilité commerciale du matériau d'emballage proprement dit dépendra du résultat des expérimentations et des entreprises qui décideront de prendre ces tests à leur compte.Le géant papetier finno-suédois Stora Enso s'est présenté au congrès de l'AIPIA avec un produit également écoresponsable, mais d'un tout autre genre. À savoir une radio-étiquette (RFID) entièrement imprimée sur papier, en ce compris l'antenne. Stora Enso souligne le côté respectueux de l'environnement de son récent produit en baptisant ce tag RFID des trois lettres " Eco ". La dimension écologique tient non seulement à la composition (fabrication) de la puce, mais aussi à l'étiquette dans laquelle elle est intégrée. Lauri Huhtasalo, senior manager Technology & partnerships chargé des emballages intelligents chez Stora Enso, explique la différence par rapport à une radio-étiquette RFID traditionnelle. La structure de cette dernière est un complexe à six couches, plus le support dorsal. Sa construction se présente comme suit, en partant du liner : adhésif PSA (sensible à la pression), support PET, adhésif PU, antenne, adhésif PSA et papier de surface. En outre, l'antenne de la puce est en métal. Pour sa fabrication, on part d'une plaquette métallique, dont la forme est en quelque sorte " fraisée " par voie chimique. Différents plastiques entrent dans la fabrication d'un tel tag RFID, ce qui n'est pas le cas avec la radio-étiquette en papier. Celle-ci permet aussi de faire l'impasse sur un procédé chimique - et peu écologique - pour la production de l'antenne.La nouvelle radio-étiquette de Stora Enso est quant à elle entièrement fabriquée en papier et elle ne comporte plus que trois couches, outre le dorsal. L'antenne n'est pas métallique, mais elle est imprimée, tout comme le reste de la puce. À cet égard, Stora Enso revendique une primeur. Car s'il existe déjà des tags RFID imprimés, ce n'est pas le cas pour leur antenne, et ils ne sont pas intégrés dans une étiquette entièrement en papier. Outre que sa production génère moins d'émissions de CO2, l'étiquette peut être mise aux vieux papiers après usage et être recyclée de cette manière.Stora Enso a toutefois l'honnêteté de préciser que si la fonctionnalité de la radio-étiquette imprimée est excellente, elle n'atteint que 90-95% de celle d'un tag traditionnel. Ce qui s'explique par la plus grande fragilité de l'antenne, qui risque plus de s'abîmer par rapport à son pendant en métal. Pour le reste, les coûts de fabrication respectifs sont, encore actuellement, au même niveau. Le prix devrait toutefois baisser avec l'augmentation d'échelle, au point de passer même en-dessous de celui d'une radio-étiquette classique. La radio-étiquette en papier peut être intégrée dans un emballage afin d'éviter qu'elle ne puisse être transférée vers un autre produit. D'où une fonctionnalité supplémentaire d'inviolabilité.Stora Enso n'a pas lésiné sur les moyens. Le papetier a ainsi mis au point une presse dédiée à l'impression des tags RFID. Offset, flexo ou numérique, on n'en saura toutefois pas plus sur le procédé d'impression utilisé.Huhtasalo fait malgré tout savoir que Stora Enso teste activement la radio-étiquette auprès de sites bêta qui l'utilisent réellement en production. Les essais seraient en cours depuis deux ans déjà. Après plus d'une décennie de recherche, souligne Stora Enso.