Les plastifiants biosourcés diffèrent des plastifiants traditionnels par la provenance de leur carbone — huiles végétales, acides gras et acide citrique au lieu d'anhydrides et d'alcools pétrochimiques — et non par un avantage intrinsèque en termes d'efficacité, de migration, de résistance à la chaleur ou de sécurité.
Dans le PVC souple, les esters conventionnels — DOTP, DINP, DIDP et, hors d'Europe, toujours DEHP — restent les principaux plastifiants. L'ESBO et l'ATBC, deux esters biosourcés présents en volumes commerciaux significatifs, trouvent leur place comme co-stabilisants et plastifiants secondaires, et comme plastifiants principaux uniquement dans les articles sensibles au froid et au contact.
Que sont les plastifiants traditionnels ?
Les plastifiants traditionnels sont des esters dérivés du pétrole : un acide ou un anhydride (anhydride phtalique, acide téréphtalique, acide adipique, anhydride trimellitique) réagit avec un alcool tel que le 2-éthylhexanol, l’isononanol ou le 2-propylheptanol. Les orthophtalates (DEHP, DINP, DIDP, DPHP) et le téréphtalate DOTP sont les plastifiants d’usage courant ; les adipates confèrent une flexibilité à basse température, les trimellitates une résistance à la chaleur.
La réglementation au sein de cette famille de substances repose sur le poids moléculaire, et non sur le terme « phtalate ». Les orthophtalates de faible poids moléculaire (DEHP, DBP, BBP et DIBP) figurent sur la liste d'autorisation REACH en tant que substances toxiques pour la reproduction de catégorie 1B. Le DINP, le DIDP, le DPHP, le DOTP, les adipates, les trimellitates et le DINCH ne sont pas classés.
Lorsqu'un client demande un produit « sans phtalates », la première question à se poser est de savoir de quel groupe il s'agit. Les appellations DOTP ou DINP répondent déjà à la plupart des critères d'exclusion auxquels un ester biosourcé doit se conformer, à un prix et dans une chaîne d'approvisionnement que l'acheteur connaît déjà.
Que sont les plastifiants biosourcés ?
Les plastifiants biosourcés sont des esters dont le carbone provient entièrement ou partiellement de matières premières renouvelables : huiles végétales époxydées (ESBO surtout), esters de citrate (ATBC) et sébacates, succinates et esters d’acides gras construits à partir d’acides d’origine végétale.
L'appellation « biosourcé » désigne une propriété mesurable liée à l'origine du carbone. L'analyse au radiocarbone selon la norme ASTM D6866 indique la proportion de carbone moderne par rapport au carbone fossile dans l'échantillon. Cette norme précise qu'elle ne concerne ni la performance du produit, ni son impact environnemental, ni sa conformité réglementaire. Un grade de carbone n'est pas plus résistant à la migration ni mieux toléré du fait de sa conformité à la norme D6866 ; il est plus écologique au niveau de la matière première, et nulle part ailleurs.
Dans la fabrication du PVC, l'ESBO est d'abord utilisé comme co-stabilisant thermique, puis comme plastifiant secondaire. À une concentration de 1 à 2 % en poids, ses groupements époxy neutralisent l'acide chlorhydrique (HCl) responsable de l'autocatalyse de la dégradation du PVC. Utilisé comme plastifiant à proprement parler, il nécessite une concentration de 25 à 45 % en poids, ce qui augmente la viscosité à l'état fondu et rend la gélification irrégulière. Entièrement biosourcé, l'ESBO n'a cependant jamais été conçu pour supporter seul un autre composé.
ATBC représente le cas inverse : un cadre réglementaire strict et une teneur partiellement biosourcée. L’acide citrique peut provenir de la fermentation, mais le butanol et le groupe acétyle sont généralement d’origine pétrochimique ; la fraction de carbone biosourcé dépend donc de la qualité.
L'ATBC garantit l'homologation aux États-Unis et dans l'UE des produits en contact étroit avec le corps. Demandez la référence D6866 sur la catégorie concernée avant que le terme « biosourcé » ne figure dans un cahier des charges.
Plastifiants biosourcés vs plastifiants traditionnels
En comparant les deux produits, les différences constantes résident dans la matière première, le cadre réglementaire et le coût. Concernant les propriétés réellement testées par un formulateur (efficacité, migration, résistance à la chaleur), un ester biosourcé peut surpasser le DOP ou s'avérer totalement inefficace selon l'ester et l'application, tandis que la gamme conventionnelle est prévisible d'une qualité à l'autre. Le tableau illustre cette tendance ; les lignes relatives à la formulation sont détaillées ci-dessous.
| Facteur | Plastifiants biosourcés | plastifiants traditionnels |
|---|---|---|
| Matières premières | Matières premières renouvelables telles que les huiles végétales, les acides gras, les amidons ou les citrates | Produits chimiques principalement dérivés du pétrole |
| Exemples courants | ESBO, huiles végétales époxydées, esters de citrate, succinates, sébacates | DEHP, DINP, DIDP, DOTP, phtalates et téréphtalates |
| Durabilité | Généralement mieux | Généralement inférieur |
| Empreinte carbone | Potentiellement inférieur | Généralement plus élevé |
| Phytotoxicité | Souvent conçu pour une toxicité moindre | Cela dépend fortement de la chimie |
| Compatibilité PVC | De bon à excellent selon la formulation | Généralement excellent et bien établi |
| efficacité de plastification | Modéré à excellent | Globalement très bon |
| Résistance à la chaleur | Varie considérablement | De nombreuses qualités matures à haute température disponibles |
| Résistance à la migration | Peut être excellent, mais dépend de la formulation | Large gamme de performances établies |
| Prix | Souvent plus élevé | Généralement plus économique |
| Disponibilité des stocks | Plantes en croissance | Chaîne d'approvisionnement mondiale très mature |
| Acceptation réglementaire | Adapté aux applications sensibles | Cela dépend du plastifiant en question. |
L'efficacité de plastification n'est pas le point faible des esters biosourcés. Lors d'une étude comparative réalisée en 2025 à une concentration de 40 % en poids, l'ATBC et l'huile de soja époxydée ont présenté un allongement à la rupture de 723.0 % et 705.7 % respectivement, contre 665.7 % pour le DOP. Bien que ces résultats proviennent d'un seul laboratoire, avec une seule concentration et le DOP comme seul phtalate testé (sans incidence sur le DINP ou le DOTP), ils réfutent l'idée reçue selon laquelle « bio » rime avec « moins efficace ».
La résistance à la migration est un facteur déterminant, car le milieu influence directement le résultat. Dans l'eau déminéralisée, le PVC plastifié au DOP a perdu 12.9 % de sa masse lors d'une étude de lixiviation publiée dans une revue de 2021 , tandis que le PVC plastifié à l'ESBO n'a pratiquement rien perdu : un triglycéride époxydé, volumineux et polaire, ne se dissout pas dans l'eau.
La chaleur est l'autre facteur limitant l'accès de l'ESBO aux principaux marchés du PVC. Lors d'une étude sur des câbles et fils électriques, un film composé uniquement d'ESBO, maintenu à 136 °C pendant 168 heures, a perdu environ 8 à 9 % de sa masse et la quasi-totalité de son allongement à la rupture, tandis que le film témoin contenant du phtalate/trimellitate (DTDP et TINTM) a conservé plus de 98 % de son plastifiant.
La toxicité est conforme aux indications des étiquettes, à une exception près. Le DEHP est un toxique pour la reproduction de catégorie 1B ; l’ESBO et l’ATBC ne sont pas classés. Cependant, une étude de 2018 sur les plastifiants issus de la biomasse a dressé un tableau plus global et sans détour : les recherches sur leur toxicité biologique sont rares. « Non classé » et « bien caractérisé » sont deux choses différentes, et le DOTP, le DINCH et le TOTM le sont tous deux.
L'empreinte carbone est le domaine où la transparence est la plus difficile à garantir. Une étude de 2026 sur les plastifiants biosourcés, basée sur une analyse du cycle de vie de douze plastifiants courants, a révélé que ces derniers ne réduisaient l'empreinte carbone que de 7 à 12 %, au détriment d'une consommation accrue de ressources et d'émissions de gaz à effet de serre : l'énergie nécessaire à l'époxydation, à l'estérification et à la purification d'une huile végétale est comparable à celle requise pour un ester pétrochimique. « Potentiellement inférieur » représente le maximum que devrait indiquer une fiche technique.
Le coût est directement lié à la matière première. Une huile agricole ou un acide de fermentation sont tarifés en fonction de la récolte et produits en quantités bien moindres que l'anhydride phtalique et les oxo-alcools ; par conséquent, l'ester biosourcé reste plus cher que l'ester conventionnel pendant la majeure partie du cycle de prix, et la constance de sa qualité d'un lot à l'autre dépend de la récolte.
Les plastifiants biosourcés peuvent-ils remplacer complètement les plastifiants traditionnels ?
Non, pas aux volumes de matières premières actuels, ni pour les spécifications qui définissent les principaux marchés du PVC, où la résistance continue à la chaleur et la migration à long terme sont des exigences essentielles. Ce qui est possible, et qui se produit effectivement, c'est le remplacement partiel : une couche primaire conventionnelle non classée par une couche secondaire biosourcée, et des formulations entièrement biosourcées pour les articles sensibles au froid et au contact.
Le problème du volume est primordial. La consommation mondiale de plastifiants s'élevait à 7.5 millions de tonnes en 2017. Les orthophtalates représentaient 65 % de cette consommation, les téréphtalates 15 % et toutes les autres familles de plastifiants combinées (adipates, trimellitates, citrates, benzoates et esters d'huiles végétales) 20 %. Remplacer une partie de ces 20 % par des esters d'huiles végétales n'est pas un problème de formulation, mais un problème agricole.
Le problème technique réside dans les limites de l'ESBO : utilisé seul comme plastifiant, il exsude et perd son allongement aux températures des câbles. Le mélange améliore la situation — un mélange de 25 % en poids d'ESBO et de 25 % en poids d'ester d'huile de ricin hydrogéné a permis d'obtenir une rétention de plastifiant à 136 °C à environ 1 % de celle du témoin phtalate/trimellitate — mais ces films perdaient tout de même leur allongement à cette température.
Les nouvelles molécules – esters de cardanol, de limonène, de sorbitol et de glycérol, esters d'acides gras dimérisés – sont utilisées en laboratoire et à l'échelle pilote. Leurs concepteurs recensent les obstacles : l'approvisionnement en matières premières à grande échelle, la constance de la qualité d'un lot à l'autre à partir de produits agricoles et la migration des esters de faible masse moléculaire. Les données de toxicité les concernant sont pour la plupart rudimentaires ; ainsi, « tout remplacer » se traduit plutôt par « échanger un ester bien caractérisé contre un ester non caractérisé ».
En pratique, le remplacement se traduit par le passage des phtalates aux non-phtalates déjà en cours : du DEHP au DOTP, DINCH ou TOTM — conventionnels, à base de pétrole, non classés — avec l’ESBO conservé dans la formulation comme co-stabilisant, comme toujours, et l’ATBC ou l’ESBO comme principal uniquement lorsque l’article est petit, froid et sensible au contact.
Comment choisir
Le choix se fait d'abord en fonction des critères réglementaires auxquels l'article doit se conformer, puis de sa température d'utilisation et de son milieu de contact, et enfin de sa teneur en composés biosourcés ; l'étiquette ne constitue jamais une spécification. La plupart des demandes sont résolues dès la première étape, car les critères concernent des phtalates spécifiques et non ceux d'origine pétrolière.
Les portes telles qu'elles se présentent :
- Jouets et articles de puériculture (UE)La teneur en DEHP, DBP, BBP et DIBP est limitée à 0.1 % du poids du matériau plastifié dans tout jouet ou article de puériculture (article 51 de l'annexe XVII du règlement REACH). La même limite de 0.1 % s'applique uniquement aux articles susceptibles d'être mis à la bouche (article 52) pour le DINP, le DIDP et le DNOP. Le DOTP, le DINCH, l'ATBC et l'ESBO sont autorisés dans les deux cas ; le DINP est autorisé pour les jouets non destinés à être mis à la bouche.
- Autres articles de consommation (UE): la limite de 0.1 % de l'entrée 51 sur les quatre phtalates classés s'étend généralement aux articles après le 7 juillet 2020, avec des exemptions pour les articles utilisés exclusivement dans des contextes industriels, agricoles ou extérieurs et pour les matériaux en contact avec les aliments, les dispositifs médicaux et les équipements électriques, qui suivent leurs propres règles.
- Matériel électrique et électroniqueLa directive RoHS limite la teneur en DEHP, BBP, DBP et DIBP à 0.1 % dans chaque matériau homogène, y compris les dispositifs médicaux et les instruments de surveillance et de contrôle.
- Dispositifs médicaux (UE): en vertu du règlement MDR (UE 2017/745, annexe I, section 10.4), un CMR ou un phtalate perturbateur endocrinien supérieur à 0.1 % p/p n'est autorisé qu'avec une justification documentée ; DOTP, TOTM, DINCH et ATBC sont les moyens habituels d'éviter d'en rédiger une.
- contact alimentaire (États-Unis): L'ATBC et l'ESBO sont des plastifiants d'emballage alimentaire préalablement autorisés en vertu du 21 CFR 181.27 ; le DEHP n'y apparaît que pour les aliments à forte teneur en eau, et le DINP est répertorié séparément en vertu du 21 CFR 178.3740 avec la catégorie d'utilisation et les conditions de température.
Une fois le contrôle effectué, l'ester est choisi en fonction de l'application. Pour les applications soumises à une chaleur continue (fils et câbles, intérieurs automobiles, tout produit dont la température de service sera testée), on utilise un ester primaire à base de trimellitate ou de téréphtalate, l'ESBO n'étant présent qu'en tant que co-stabilisant. Le contact avec l'eau à température ambiante favorise l'ATBC, tandis que le contact avec les huiles ou les graisses favorise l'ESBO. Ces deux esters peuvent être utilisés comme esters primaires dans les petits articles sensibles au contact et fonctionnant à basse température, tels que les tubes médicaux et les films d'emballage alimentaire.
Tous les produits à usage général — revêtements de sol, tuyaux, films et feuilles , cuir synthétique — fonctionnent avec du DOTP ou du DINP et ne tirent aucun avantage d'une origine biosourcée, si ce n'est une allégation qui doit encore être étayée par le certificat d'analyse.
Conclusion
Le label biosourcé indique la provenance du carbone et rien d'autre ; l'ester doit tout de même réussir les mêmes tests de migration, de chaleur et de réglementation que le DOTP ou le DINP qu'il remplacerait, et à la chaleur, il ne les réussit généralement pas.
Le remplacement complet des matières premières est une question qu'aucune formulation ne peut résoudre. Il faut décider en fonction du niveau de filtration, puis du taux d'utilisation, et enfin de la teneur en biocarburants, dans cet ordre.