An Innovative Method for the Recycling of Waste Carbohydrate-Based Flours

Abstract

This work represents an innovative study that, for the first time, explores the possibility to use waste flours to produce thermoplastic polymeric bio-films. To the best of our knowledge, this is the first time that waste flours, derived from bakeries, pizzerias or pasta factories, have been proposed for the production of bio-polymers, as a replacement of neat starch. To this aim, durum waste flour derived from a pasta factory, soft waste flour derived from pizzerias and neat maize starch used as control material were firstly analyzed from dimensional, morphological and chemical points of view. Afterwards, waste flour films were produced by the addition of a nature-based plasticizer, glycerol. Mechanical characterization of the plasticized thermoplastic films, produced by compression molding, evidenced low performances, even in the case of the neat maize starch. In order to improve the mechanical properties, the possibility to include polylactic acid and cardanol-based plasticizer was also investigated. Mass transport properties of all the produced bio-films were investigated by measuring their water vapor permeability and hygroscopic absorption. The durability properties of the bio-films were assessed by accelerated ageing tests, while the bio-degradability of the waste-based films was evaluated by measuring the solubility and the degradation in water. The physicochemical analyses of the novel bio-films evidenced good mechanical properties; specifically, the waste-based films showed a lower hygroscopic absorption and water solubility than those of the blends containing neat starch.

TSC Opinion

L’utilisation des déchets en tout genre est une grande tendance dans l’industrie des plastiques pour minimiser l’empreinte carbone associée aux plastiques d’origine pétrochimique. Les technologies pour fabriquer des matières plastiques à base de produits végétaux, comme l’amidon, la cellulose … sont déjà très connues mais peu utilisées du fait de leurs coûts de production. Dans cette étude les déchets de farine sont utilisés pour créer des matières plastiques. Ces farines sont essentiellement composées de carbohydrates, comme l’amidon, de fibres et de protéines. Elles sont donc techniquement utilisables de la même manière que l’amidon ou les protéines extraites de végétaux. L’avantage de cette approche est d’utiliser des matières premières à faible coût, car étant considérés comme des déchets. Cette approche techniquement valable pose toutefois plusieurs problèmes à l’échelle globale d’une économie circulaire. La première action à envisager serait de réduire les déchets de farine qui sont produits dans les procédés industriels ou dans l’industrie agro-alimentaire, afin que la production des plastiques ne pérennise pas un gaspillage de ressources. D’autre part, la généralisation de l’utilisation de ces matières premières pour des matériaux d’emballage induirait une spécialisation des cultures agricoles afin d’apporter des quantités suffisantes au-delà des déchets de farines collectés. Il y aurait alors compétition entre les surfaces agricoles utilisées pour l’alimentation humaine et celles utilisées pour la fabrication de matières premières à destination de plastique. La FAO a déjà dénoncé cette situation, intenable à court terme compte tenu de l’évolution démographique de la planète.