La norme ISO 16620-2, pour une analyse radiocarbone dédiée aux plastiques

Les laboratoires CIRAM vous expliquent en détail la norme ISO 16620-2 à respecter pour qualifier et quantifier les parties biosourcée et pétrosourcée des polymères en général, notamment des plastiques.

L’ISO 16620-2, une norme internationale pour l’analyse des plastiques

L’ISO 16620-2 est la norme internationale qui décrit précisément les protocoles radiocarbone (également appelé carbone 14 ou C14) pour mesurer la teneur en carbone biosourcé des polymères, monomères, résine et additifs présents dans les plastiques.

La législation européenne exige, depuis 2020, que les sacs plastiques contiennent au moins 50% de carbone biosourcé et 60% à partir de 2025. C’est pourquoi la mesure radiocarbone du contenu biosourcé est devenue incontournable pour l’industrie plastique.

Des méthodes d’analyse fiables et objective pour quantifier la part biosourcée des plastiques

Au-delà du déclaratif volontaire par mass balance et/ou à l’analyse du cycle de vie et/ou de l’ISCC, il devient indispensable d’utiliser des méthodes objectives, fiables et rapides afin de qualifier et quantifier la part biosourcée des biopolymères. Par ailleurs, les organismes certificateurs comme TUV AUSTRIA et DIN Geprüft par exemple demandent des analyses radiocarbones pour obtenir leur label OK Biobased ® ou DIN CERTCO ®.

L’isotope 14 C, une donnée importante pour définir la part de carbone biogénique/fossile

Les polymères sont principalement composés de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. Si l’on peut quantifier ces éléments à l’aide de l’analyse élémentaire, il demeure impossible de différencier moléculairement les matériaux d’origine biogénique, de ceux issus des ressources pétrolières. L’isotope 14C a une période de 5730 ans, ce qui signifie que sa concentration est divisée par deux après cette durée (on parle d’une durée de demi-vie). On considère qu’après 10 demi-vies, le carbone 14 a complètement disparu. Comme le pétrole provient de la décomposition de matière organique sur des millions d’années, il ne contient plus de 14C. On dira alors qu’il contient, uniquement du carbone "ancien". En revanche, la biomasse actuelle possède un stock de carbone 14 complet. On dira que la biomasse ne contient que du carbone "moderne".

Grâce à l’analyse au radiocarbone, on distingue le carbone "moderne" (avec du 14C), du carbone "ancien" (sans 14C). C’est le pourcentage de carbone moderne (pMC) par rapport au carbone total qui correspond à la part biosourcée. À partir de la mesure des rapports isotopiques du 14C, 13C et 12C, on calculera le pourcentage de carbone moderne, appelé pMC.

Des valeurs à respecter pour l’analyse radiocarbone des plastiques

Pour respecter la norme ISO 16620-2, la mesure du radiocarbone doit être exprimée en pourcentage de carbone moderne, ou pMC. Ensuite, la teneur en carbone biosourcé pourra être exprimée par rapport au carbone total, CT, ou par rapport au carbone organique total, COT.

Par ailleurs, l’ISO 16620-2 établie une valeur de référence, REF, pour une teneur en carbone biosourcé à 100%.

Selon l’ISO 16620-2, cette REF est ou était :

• à 100 pMC depuis 2019, pour une teneur en carbone biosourcé à 100%.
• à 102 pMC en 2015, pour une teneur en carbone biosourcé à 100%.
• à 200 en 1964-1965, pour une teneur en carbone biosourcé à 100%.

En conséquence, la teneur en carbone biosourcé d’un matériau est donc la valeur du pMC mesuré / REF.

La norme ISO 16620-2 prévoit également une variation possible jusqu’à ±2% de la teneur en carbone biosourcé en fonction de l’AMS (accélérateur de particules couplé à un spectromètre de masse) utilisé. En conséquence, on pourra considérer qu’une mesure à 98 pMC correspond à 100% de carbone biosourcé par rapport au carbone total.

L’analyse radiocarbone des plastiques, une méthode utile à chaque étape du process industriel

Que ce soit pour des matières premières, des produits de fournisseurs ou des produits finis, l’analyse radiocarbone peut être utilisée à chaque étape du process industriel afin de contrôler les matériaux. Le test carbone 14 est aussi pertinent en phase de R&D, qu’en cours de production, que sur des produits en phase de commercialisation.

La norme EN 16620-2 indique clairement les informations à reporter dans les rapports d’analyse. En plus de la mesure du pMC, nous devons indiquer :

• cTC la teneur en carbone total de l’échantillon,
• cB la teneur en carbone biosourcé en fraction de la masse de l’échantillon,

À partir de la valeur de référence REF, on peut calculer cTCB qui est la teneur en carbone biosourcé par rapport à la teneur en carbone total. C’est cette valeur qui est déterminante.

Déterminer la teneur en carbone organique grâce à la norme 16620-2 

La norme 16620-2 permet également de calculer la teneur en carbone biosourcé par rapport à la teneur en carbone organique total. Ceci suppose que le matériau contient du carbone inorganique, sous forme de carbonate de calcium ou de magnésium par exemple. La détermination du carbone organique total peut être mesurée :

• sur le produit initial,
• ou alors on réalisera une attaque chimique (acide chlorhydrique ou phosphorique par exemple), afin d’éliminer les carbonates du produit, avant d’effectuer l’analyse radiocarbone. Il est important de rappeler que cette attaque acide est susceptible d’entraîner une modification ou une altération du produit par évaporation d’autres composés que les carbonates.

Spécialistes du carbone 14 par AMS depuis 2005, nos laboratoires, en plus de respecter les normes internationales en vigueur, délivrent des résultats précis et fiables grâce à des solutions innovantes et un accompagnement personnalisé.