Dans le cadre de cette norme, nous réalisons des analyses au radiocarbone pour déterminer la teneur en carbone biosourcé des produits.

Attention, la teneur biosourcée ne définit en aucun cas l’impact environnemental ou la durabilité d’un produit. Pour mesurer cet impact, il faut réaliser une analyse du cycle de vie (ACV), selon des critères de durabilité définis.

L’analyse au radiocarbone des produits biosourcés

L’analyse au radiocarbone des produits biosourcés doit impérativement respecter la norme NF EN 16640. Elle s’appuie sur l’une des trois méthodes réglementaires prévues par ce référentiel. Les laboratoires CIRAM vous présentent ici le fonctionnement de l’analyse au carbone 14 par AMS.

Qu’est-ce qu’un produit biosourcé ?

Le terme biosourcé signifie « issu de la biomasse ». Un produit peut donc être entièrement ou partiellement issu de la biomasse. Grâce à nos analyses en laboratoire, nous pouvons caractériser sa teneur en carbone biosourcé (peintures, polymères, solvants…).

Cette mesure présente un intérêt à différentes étapes de la vie d’un produit. Elle peut intervenir dès la phase de R&D, mais aussi sur un produit fini. C’est notamment le cas pour le carbone biogène dans les biocarburants, le biogaz et les fumées. Elle concerne également les produits cosmétiques et agroalimentaires. Enfin, elle permet de contrôler la composition des matières premières fournies par un fournisseur.

La mesure du carbone 14 quantifie la teneur en carbone biogénique et en carbone synthétique (pétrosourcé).

Le carbone 14, un élément présent dans tous les organismes vivants

Le carbone 14 (¹⁴C) est un isotope radioactif du carbone issu de l’interaction entre les atomes d’azote 14 présents dans l’atmosphère et le rayonnement cosmique. Instable par nature, il se désintègre progressivement pour redevenir de l’azote 14. Sa demi-vie, estimée à 5 568 ans, implique que sa concentration diminue de moitié sur cette période et qu’il disparaît presque totalement après environ 60 000 ans.

En raison de sa régénération continue par l’activité solaire, la concentration du carbone 14 est considérée comme quasi constante dans l’atmosphère. Il est ainsi présent dans tous les organismes vivants, où il est assimilé par la photosynthèse et la respiration. La biomasse actuelle (céréales, algues, bois, résidus et déchets organiques) possède donc un réservoir de carbone 14 dit « moderne » pleinement actif.

À l’inverse, les ressources fossiles telles que le pétrole, le gaz ou le charbon, issues de la transformation de matières organiques sur des millions d’années, ne contiennent plus de carbone 14. Elles contiennent exclusivement du carbone ancien ou pétrosourcé, ce qui permet de les distinguer clairement des sources biosourcées.

En mesurant le rapport isotopique entre le ¹⁴C, le ¹³C et le ¹²C, les scientifiques des laboratoires CIRAM déterminent avec précision la teneur en carbone moderne (biosourcé) et en carbone fossile (pétrosourcé) d’un échantillon. Cette approche constitue le fondement de l’analyse radiocarbone, utilisée pour la caractérisation des produits biosourcés, le contrôle des matières premières et la vérification des allégations environnementales.

L’analyse au radiocarbone par l’AMS

La norme NF EN 16640 prévoit trois méthodes pour mesurer la teneur en carbone 14 des produits biosourcés. Les laboratoires CIRAM utilisent exclusivement la spectrométrie de masse couplée à un accélérateur de particules (AMS), une technique de référence reconnue pour sa haute précision et sa sensibilité dans l’analyse radiocarbone.

Avant la mesure par AMS, nous transformons l’échantillon en carbone pur, sous forme de graphite, puis nous le compactons dans une cathode porte-échantillon. Cette étape de préparation est essentielle pour garantir la fiabilité des résultats et la reproductibilité des mesures.

La teneur en carbone 14 est ensuite exprimée soit en fraction de masse de l’échantillon, soit en fraction de la teneur en carbone total. Le pourcentage de carbone moderne, appelé pMC (percent Modern Carbon), correspond à une valeur normalisée et standardisée du carbone 14 mesuré. Cette valeur est comparée à celle d’un matériau de référence (REF), représentant un carbone 100 % biosourcé.

Depuis 2003, l’université de Groningen publie les valeurs de référence officielles utilisées dans le cadre de la norme NF EN 16640, garantissant ainsi une cohérence internationale dans l’interprétation des résultats d’analyse du carbone 14.

Afin d’illustrer l’évolution de ces références, on peut rappeler que :

• En 2022, la valeur de référence pour 100 % de carbone biosourcé était de 100 pMC,
• en 2010, la valeur de référence pour certifier une teneur à 100 % était de 104 pMC,
• en 1964, cette valeur atteignait 190 pMC, en raison des effets des essais nucléaires atmosphériques sur la concentration du carbone 14.

La méthode de calcul des produits biosourcés

La norme NF EN 16640 indique qu’en plus de la mesurer du pMC, nous devons indiquer :

• XTC la teneur en carbone total de l’échantillon,
• Xb la teneur en carbone biosourcé en fraction de la masse de l’échantillon.

À partir de la valeur de référence REF, on peut calculer XTCB qui est la teneur en carbone biosourcé en fraction de la teneur en carbone total. C’est cette valeur qui est déterminante. Attention, la norme NF EN 16640 indique que la mesure de la teneur en carbone biosourcé par la technique du radiocarbone en AMS a une incertitude de ± 2%. Ceci implique que la teneur en carbone biosourcé peut varier de ± 2%. C’est-à-dire qu’une valeur de XTCB à 98% pourra être considérée comme 100% de carbone biosourcé par rapport au carbone total, aux incertitudes près.

La norme NF EN 16640 ne préconise aucun traitement particulier pour les matériaux contenant des carbonates inorganiques. Pourtant, les carbonates de calcium contiennent du « vieux carbone » et risquent de diminuer artificiellement la valeur de XTCB.

Cette particularité constitue une différence importante avec la norme ASTM D6866. En effet, la NF EN 16640 définit le pourcentage de carbone biosourcé par rapport au carbone total, tandis que l’ASTM D6866 peut considérer le pourcentage de carbone biosourcé par rapport au carbone organique total. Pour en savoir plus sur ce second référentiel et ses applications industrielles, consultez notre article consacré à la norme ASTM D6866.