Les fibres artificielles et cellulosiques

Les fibres artificielles cellulosiques occupent une position intermédiaire entre les fibres naturelles et synthétiques. Elles sont issues de cellulose végétale (composé organique présent dans les parois cellulaires des plantes), le plus souvent de la pâte de bois, mais nécessitent une transformation chimique poussée (dissolution, estérification ou autre réaction chimique selon le type de fibre) dans un solvant pour être filées 1. Ce traitement leur confère des caractéristiques proches de celles des fibres naturelles mais à moindre coût.

Les fibres artificielles cellulosiques appartiennent aux fibres artificielles au même titre que les fibres artificielles protéique (caséine, soja, zéine) qui ne seront pas traitées dans cette fiche.

• Type de fibre :Fibres artificielles cellulosiques ou MMCF (Man-Made Cellulosic Fibers). Ce qui distingue les fibres entre elles est le procédé de transformation de la cellulose :
  - Les fibres de cellulose régénérée (viscose, le modal, le lyocell et le cupro) 2: impliquent que la cellulose soit dissoute puis régénérée sous une nouvelle forme cristalline.
  - Les fibres de cellulose modifiée (Acétate, triacétate)3 : la cellulose est ici estérifiée par réaction avec l'anhydride acétique (réaction avec l'anhydride acétique qui rend la cellulose moins sensible à l'eau et thermoplastique) et reste chimiquement transformée dans la fibre finale. C’est le degré d’estérification qui distingue l’acétate du triacétate.
• Production annuelle mondiale : La production annuelle mondiale de fibres artificielles cellulosiques progresse depuis 30 ans. Cette production a plus que doublé depuis 1990, où elle s'élevait à un peu plus de 3 millions de tonnes, pour atteindre environ 7,1 millions de tonnes à la fin des années 2010. Après un recul conjoncturel en 2020, lié à la pandémie de Covid-19 (6,5 millions de tonnes), la production a rebondi à 7,2 millions de tonnes dès 2021, avant d'atteindre 7,9 millions de tonnes produites en 2023 et 8,4 millions de tonnes en 2024 4. La viscose concentre 80% des volumes des fibres artificielles cellulosiques, vient ensuite l’acétate / triacétate, puis le lyocell avec respectivement avec 13% et 5% des volumes. 5

• Principaux pays producteurs et acteurs  6: En amont, la production de pâte à dissoudre (pâte de cellulose obtenue à partir de bois avec un taux très élevé de cellulose) est concentrée en Afrique du Sud, Indonésie, Brésil, Etats-Unis et Chili. En aval, près des deux tiers de la transformation s’effectue en Asie, notamment en Chine, Indonésie et en Inde qui figurent parmi les plus gros importateurs de pâte à dissoudre.
• Place dans la production mondiale de fibres : les fibres artificielles cellulosiques occupent la 3ᵉ place avec 6 % de la production mondiale derrière le polyester (59%) et le coton (19%). 7

Les fibres artificielles cellulosiques sont utilisées dans une grande variété de produits textiles :

• Habillement : doublures, lingerie, robes (viscose, acétate, triacétate). Le lyocell et modal, sont des matières polyvalentes utilisées pour l'habillement comme le denim, les t-shirts et les hauts
• Linge de maison : linge de lit (lyocell).

Propriétés communes : Les fibres cellulosiques régénérées partagent avec les fibres naturelles cellulosiques une bonne absorption et gestion de l'humidité, une bonne respirabilité, ainsi qu'un toucher doux.
Propriétés distinctives 8: Les fibres se distinguent surtout pour leur résistance à l’humidité, point faible historique de la viscose, qui perd environ la moitié de sa résistance une fois mouillée. Le lyocell conserve lui une certaine résistance à l’humidité, c'est d’ailleurs la seule fibre cellulosique régénérée dont la résistance humide dépasse celle du coton humide. Le modal, issu du même procédé de base que la viscose, résiste nettement mieux à l’étirement et à l’humidité que cette dernière, permettant un lavage en machine sans déformation. Le triacétate se distingue par sa capacité à être thermoformé (plissage), mais avec une résistance à l'abrasion plus faible.

Étapes du procédé de production

Schéma de production

Enjeux environnementaux de la production

1. Durabilité

1. Le rôle de la structure cristalline 

La durabilité des fibres cellulosiques dépend directement de la structure cristalline de chaque fibre. Les zones cristallines sont les portions de la fibre où les chaînes de cellulose sont parfaitement alignées et étroitement liées entre elles, formant une structure compacte qui résiste à l'infiltration d'eau et à la déformation mécanique. Cette cristallinité dépend avant tout du procédé de dissolution et de régénération employé, par exemple le lyocell affiche une cristallinité nettement supérieure (80 %) à la viscose (41 %) et au modal (49 %). Cela veut dire que la viscose est plus sujette au rétrécissement, à la perte de forme dans la durée et se dégrade plus rapidement. Cette cristallinité élevée permet au lyocell de mieux tolérer un lavage en machine à basse température, ce qui en fait la fibre artificielle cellulosique la plus facile d'entretien. À l'inverse, l'acétate se montre sensible à la chaleur et à certains solvants, si bien que le nettoyage à sec est souvent recommandé pour cette fibre. 26

2. L'importance de l'entretien

Un entretien adapté prolonge sensiblement la durée de vie de ces fibres : lavage à la main ou en cycle délicat à charge réduite, essorage limité, séchage à l'air libre plutôt qu'au sèche-linge, et repassage à basse température avec un chiffon humide. Ces recommandations, communes à la viscose et au modal, limitent le gonflement des fibres et la déformation dimensionnelle qui les rendent plus fragiles.

2. Recyclabilité

1. Le recyclage mécanique : Comme pour les autres fibres, le recyclage mécanique (déchiquetage, effilochage) reste possible mais raccourcit les fibres à chaque cycle, limitant les débouchés à des applications moins nobles à mesure que les cycles s'accumulent. Il faut noter que le recyclage mécanique des fibres artificielles cellulosiques peut être complexe: la viscose et le lyocell sont privilégiés pour des tissus légers et fluides, tissés avec des fils fins, ce qui les rend très difficilement effilochables.
2. Le recyclage chimique: l'avantage des fibres cellulosiques artificielles réside dans leur aptitude à accueillir des déchets textiles cellulosiques, notamment de coton, comme matière première alternative à la pâte à dissoudre vierge. Ce recyclage reste plus complexe que la production de fibre vierge, car il nécessite une étape de purification pour éliminer colorants, apprêts et autres fibres présentes dans le textile usagé 27. C'est sur ce principe que reposent les technologies aujourd'hui les plus développées à l'échelle pilote ou industrielle : Circulose, Refibra, NuCycl et Infinna transforment des déchets textiles à base de coton en nouvelles fibres cellulosiques régénérées. Le recyclage chimique de fibres cellulosiques artificielles en nouvelles fibres cellulosiques artificielles, par exemple viscose ou modal usagés vers fibre neuve, reste une voie beaucoup moins mature, à l'image des travaux récents sur le procédé Ioncell, qui redissout des fibres viscose et modal déjà dégradées dans un liquide ionique pour les refiler en fibres neuves de type lyocell 28. Le principal défi de ces filières reste les coûts de production, supérieurs à ceux de la fibre vierge, ce qui freine leur adoption à grande échelle.

3. Incorporation de matière recyclée

La pâte à dissoudre recyclée constitue aujourd'hui une matière première secondaire de plus en plus étudiée dans l'industrie des fibres cellulosiques artificielles. Son incorporation dans de nouvelles fibres permet de valoriser les déchets textiles cellulosiques tout en réduisant la consommation de pâte à dissoudre vierge.

Ces dernières années, les progrès réalisés dans les procédés de purification et de dissolution ont contribué à améliorer la qualité de la pâte recyclée, notamment en limitant la dégradation de la cellulose traditionnellement associée à ce type de recyclage. En parallèle, des procédés de dissolution émergents explorent la transformation de fibres déjà fortement dégradées, comme la viscose ou le modal usagés, en fibres neuves de type lyocell.

Ces avancées permettent d'élargir progressivement les débouchés de la matière recyclée, qui reste toutefois généralement mélangée à de la pâte vierge afin de préserver les propriétés mécaniques de la fibre finale.

Considérant les enjeux environnementaux propres aux fibres cellulosiques, il existe deux types de certifications pertinentes. Celles se focalisant sur l’amont et notamment l’origine des matières premières comme le bois, puis celles s’attachant à réduire l’impact sur les étapes des procédés de production et l’utilisation des produits chimiques.

Il existe plusieurs labels et certifications pour cette matière, voici ceux éligibles à l'éco-modulation "Labels environnementaux" de Refashion. 29 30 31 32

Les éco-modulations : Refashion valorise les démarches d’éco-conception des produits grâce à un système de primes et de pénalités. Découvrez les critères et démarches pour déclarer des éco-modulations.

En savoir plus

Matières alternatives disponibles :

Fibres alternatives : pour produire une fibre artificielle cellulosique, d'autres ressources que le bois peuvent être utilisées notamment les fibres nouvelle génération (Next Gen Fibers), qui désignent les fibres artificielles cellulosiques produites à partir de déchets textiles post-consommateur ou de matières premières alternatives aux forêts vierges. Parmi celles-ci figurent le linter de coton (résidu de l'égrenage, valorisé notamment pour le cupro), la paille de blé, d'avoine ou de riz, la bagasse de canne à sucre, ainsi que les déchets textiles post-consommation, qui rejoignent les filières de recyclage chimique déjà évoquées plus haut.
Ces alternatives peuvent s'avérer intéressantes en valorisant des coproduits agricoles ou en offrant des rendements plus rapides que le bois, pour une emprise au sol moindre. Ce constat reste toutefois à nuancer, car il dépend fortement du type d'agriculture pratiqué : toute matière première alternative doit faire l'objet d'une ACV avant de pouvoir être présentée comme plus vertueuse - l'impact dépend du contexte agricole, de la localisation et du mode de valorisation du co-produit. 33
Des procédés moins impactants : Le lyocell utilise un processus de fabrication reconnu moins impactant que la viscose et que le modal puisque le solvant dans lequel la pâte est dissoute (NMMO) est récupéré à plus de 99 % puis réintégré dans le procédé en circuit fermé, un niveau de recyclage que ni la viscose ni le modal n’atteignent 34. Il est également non toxique et non corrosif et affiche une consommation d’eau réduite. Par ailleurs, le bois utilisé est en grande partie de l'eucalyptus, une essence à croissance rapide qui permet des cycles de rotation plus courts et un meilleur rendement par hectare que des essences européennes comme le hêtre. L'impact reste néanmoins à nuancer puisque les plantations d'eucalyptus en monoculture appauvrissent nettement la biodiversité.