Les Bioplastiques, une alternative pour demain ?

© A.Deniaud / Tara Expeditions

[ Article issu du Livre Bleu de Tara pour la Méditerranée]

Stéphane Bruzaud, Laboratoire d’Ingénierie des Matériaux de Bretagne (LIMATB),
Université de Bretagne-Sud

La pollution par les déchets plastiques en mer est aujourd’hui l’un des plus graves problèmes écologiques qui touchent la Mer Méditerranée. Les taux de pollution par le plastique y sont parmi les plus élevés de la planète.

La présence croissante de micro-plastiques et sa probable incorporation dans la chaine alimentaire, et donc dans notre alimentation, pose question. Il est urgent d’avancer vers des solutions concrètes. Les bioplastiques représentent-ils une solution pour l’avenir ? Pourront-ils remplacer les plastiques d’origine pétrochimique ?

Tout d’abord, qu’entend-on par « bioplastique » ? Cette appellation fait appel à deux notions complètement différentes, selon que l’on se réfère à son origine ou à sa fin de vie. Le terme « biosourcé » quant à lui qualifie un plastique dont une fraction au moins est issue d’une matière première renouvelable, d’origine végétale ou animale.

À l’heure actuelle, l’industrie des plastiques reste très dépendante des ressources fossiles, puisque plus de 99% des plastiques sont d’origine pétrochimique. La dépendance à cette seule ressource peut entraîner à terme des conséquences désastreuses en termes économiques, écologiques et politiques, d’où le besoin de trouver des alternatives par le biais de l’utilisation de ressources renouvelables.

Quant à la fin de vie, toutes les matières organiques sont susceptibles d’être progressivement dégradées au cours du temps par différentes voies (physique, chimique ou biologique) jusqu’à se réduire à des molécules aussi simples que l’eau, le dioxyde de carbone ou le méthane. Toutefois, la biodégradabilité est très dépendante de facteurs environnementaux, tels que la température, l’humidité, l’oxygénation et la population microbienne… Pour être considéré biodégradable, un emballage doit donc pouvoir être bioassimilé in fine, en présence d’eau et d’oxygène, par l’action de micro-organismes en une période de temps définie par %la norme européenne NF EN 13432%.

Le développement de nouveaux matériaux plastiques, d’origine renouvelable et biodégradables, constitue donc un enjeu majeur pour l’industrie chimique. En effet, 299 millions de tonnes de matières plastiques ont été produites à l’échelle mondiale en 2013, dont 40% environ destinées au marché de l’emballage. Ces chiffres illustrent à la fois la part très faible que représente actuellement le marché des bioplastiques (moins de 1% de la production annuelle de plastique) mais aussi l’ampleur de la progression potentielle.

Quelques exemples de plastiques biosourcés et biodégradables

Parmi ces plastiques à la fois biosourcés et biodégradables, on distingue deux grandes familles :

La première rassemble les polymères extraits directement de la biomasse végétale (amidon, cellulose,…). L’amidon, extrait de la pomme de terre, du maïs ou du blé, peut être converti en un matériau thermoplastique, en utilisant les méthodes conventionnelles de la plasturgie. De même, la cellulose qui représente la molécule la plus abondante sur terre peut être utilisée pour la fabrication de films flexibles et transparents présentant des propriétés barrières à l’humidité et à l’oxygène.

La deuxième grande famille comprend les polyesters obtenus principalement par fermentation biologique (PHA) ou par polymérisation de la biomasse (PLA), un processus d’assemblage de molécules. Toute une gamme de produits issus de la fermentation est envisageable, allant du thermoplastique rigide à des matériaux plus élastiques et couvrant ainsi un large domaine d’applications potentielles. La polymérisation (ou le PLA) est obtenue chimiquement par fermentation de sucres extraits de différents végétaux (maïs, betterave,…).

Possédant des propriétés mécaniques proches des plastiques usuels tels que le polypropylène ou le polyéthylène téréphtalate (PET, souvent mentionné sur les bouteilles plastique par un logo indiquant qu’elles sont recyclables), le PLA est également biocompatible, ce qui permet d’élargir son champ d’applications vers des utilisations dans les domaines biomédical et pharmaceutique ou pour produire des fibres textiles en vue de la fabrication de vêtements ou de filets de pêche.

Ainsi, la biomasse végétale comme animale est un réservoir quasi infini, qui peut être utilisé pour la production d’une multitude de produits, en particulier de bioplastiques. Mais la gestion de la fin de vie des produits biosourcés est aussi une question cruciale dans le but de limiter l’accumulation des déchets. Les bioplastiques sont généralement considérés comme une alternative eco-friendly aux plastiques d’origine pétrochimique en raison de leur mode de production par des ressources renouvelables et de leur biodégradabilité.

Mais pour mieux connaître l’impact environnemental de ce type de matériau, il convient désormais de réaliser des analyses de cycle de vie pertinentes, rigoureuses et impartiales, qui permettront de quantifier précisément les impacts environnementaux générés par ces produits et procédés, tout au long de leur cycle de vie.

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Stéphane Bruzaud

En 2014, l’expédition Tara Méditerranée a permis de collecter 280 échantillons d’eau de mer de surface contenant tous des microplastiques. Ces échantillons constituent aujourd’hui une base d’analyses pour le consortium scientifique Tara Méditerranée. Rassemblant 17 institutions de recherches méditerranéennes, ces recherches doivent permettre de mieux évaluer l’impact des microplastiques sur la biodiversité marine et la chaine alimentaire.

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