Décharge de déchets plastiques [A]

Définition et identification des bioplastiques

L’appellation de « bioplastique », ou « biopolymère » regroupe deux catégories de matériaux :

• Les plastiques biosourcés : ils proviennent de la biomasse, ressource renouvelable, et font opposition aux plastiques pétrosourcés.

• Les plastiques biodégradables : Des micro-organismes (bactéries, champignons, algues…) peuvent les décomposer dans un environnement favorable (conditions de température, d’oxygène…) [2].

Ainsi, on distingue trois combinaisons possibles de catégories de bioplastiques :

• Les biopolymères exclusivement biosourcés : Bio-PE, Bio-PP, Bio-PVC, Bio-PET…

• Les biopolymères exclusivement biodégradables : PBAT, PCL…

• Les biopolymères biosourcés et biodégradables : PLA, PHA… [3]

Afin de repérer ces bioplastiques dans notre consommation, il existe plusieurs labels [4] :

Label de compostabilité [B]

La compostabilité est également un indicateur de biodégradabilité. En effet, un plastique  compostable est forcément biodégradable. Cependant, la réciproque n’est pas toujours vraie [2].
Aujourd’hui, seulement 1% du plastique mondial est du bioplastique. Une plus faible proportion de ce bioplastique est de nature biosourcée et biodégradable [3]. Pourtant, ces derniers sont les bioplastiques les plus écologiques.

La fabrication, les applications et les limites de quelques plastiques biosourcés et biodégradables

Les industriels vendent les bioplastiques sous la forme de granulés. Il existe quatre procédés différents donnant la structure finale au matériau. Afin d’obtenir des produits rigides, les  industries se penchent vers les procédés de thermoformage (technique permettant la réalisation de formes d’un matériau par chauffage) ou d’injection. Pour des  produits souples, on utilisera l’extrusion. Le soufflage permet d’obtenir une rigidité intermédiaire [5].

Le PLA : acide polylactique

L’acide lactique obtenu par fermentation de glucides comme le saccharose (betterave, canne  à sucre) ou l’amidon (maïs, pomme de terre) s’autoassemble pour former le PLA. Il sert à  l’impression 3D et convient comme emballage alimentaire car il résiste aux acides gras et à  de nombreux solvants organiques [6].
Nécessitant des ressources végétales issues de grandes cultures et de grandes quantités  d’eau, il entre en concurrence avec l’enjeu de l’alimentation humaine.

Résine de PLA sous la forme de granulés : matière première pour les industriels de la plasturgie [C]

Le CA : acétate de cellulose

L’acétate de cellulose est une molécule de cellulose issue du coton ou du bois ayant subi  une acétylation. Il est utilisé pour la fabrication de montures de lunettes [7].

Synthèse d’acétate de cellulose à partir de cellulose [D]

Les PHA : polyhydroxyalcanoates

Leur synthèse se fait via une fermentation par des bactéries ou archées. C’est une famille de  biopolymères comprenant notamment le PHB (poly-β-hydroxybutyrate, polymère biodégradable). Ils sont utilisés dans les emballages alimentaires.  Reconnus pour leur insolubilité dans l’eau, ils sont également idéaux pour des applications médicales. Récemment, une importante optimisation de leurs conditions de culture a été découverte, ce qui a permis d’augmenter leur rendement, de diminuer leur coût de production et de favoriser l’industrialisation. Ils sont désormais très compétitifs avec les plastiques actuels [8].

Le chitosan

La chitine est une macromolécule glucidique que l’on trouve dans l’exosquelette des  crustacés et arthropodes ainsi que dans la paroi des champignons. Cette molécule est transformée en chitosan par désacétylation de certains monomères.

Le chitosan possède de nombreuses propriétés bénéfiques à son usage dans le secteur  alimentaire : il est antibactérien, antifongique, antioxydant et émulsifiant. Il est prometteur  dans l’industrie car il utilise des co-produits de l’aquaculture.
À l’avenir, on pourra l’utiliser comme film protecteur comestible pour les aliments [9]. Cette  fonctionnalité sera également permise par d’autres molécules comme l’alginate issue des algues [3], ou encore la caséine, protéine du lait [10].

Synthèse de chitosan à partir de chitine [E]

Conclusion

La production de bioplastique biosourcés et biodégradables est certes bénéfique pour l’environnement mais présente des limites. Du fait de leur biodégradabilité, ces biopolymères sont plus fragiles que leurs concurrents pétrosourcés. Cela limite leur utilisation dans certains domaines. Leur coût élevé de production reste le facteur limitant majoritaire. Par exemple, le PET est au prix 2€/kg en 2022 [11], alors que celui du PLA est près de dix fois plus élevé [12]. Finalement, le plastique issu de la pétrochimie et non biodégradable est peu couteux et facile à travailler, ce qui rend difficile l’introduction d’alternatives.

Certaines spécialisations à AgroParisTech se penchent sur ces problèmes de durabilité des produits en cherchant à trouver les meilleures alternatives possibles. AgroParisTech Service Etudes serait ainsi ravi de vous accompagner sur votre projet touchant de près ou de loin à cet univers.