Polyhydroxybutyrate (PHB) composé et granulé. Crédit :Fraunhofer-Gesellschaft
Un nouveau type de plastique fabriqué à partir de déchets récupérés se dégrade facilement en moins d'un an. La substance qui servira bientôt à fabriquer et à décomposer principalement des produits jetables de manière écologique s'appelle le polyhydroxybutyrate. Ce matériau innovant peut être produit à l'échelle industrielle dans un nouveau procédé développé par l'Institut Fraunhofer pour les systèmes de production et la technologie de conception IPK et ses partenaires.
Une vie quotidienne sans plastique, ce serait difficile à imaginer. Ils figurent en bonne place dans les emballages et les biens de consommation, et sont indispensables aux applications industrielles telles que l'ingénierie automobile et médicale. La réutilisation et le recyclage des plastiques issus de ressources fossiles ne sont pas une pratique courante. En plus de ça, ils se dégradent à un rythme glaciaire et polluent l'environnement pour longtemps. Les grandes plaques de déchets plastiques flottant sur nos océans attestent de leur pouvoir polluant. Les bouteilles et sacs en plastique spolient les plages et, dans de nombreux endroits, des étendues entières de terre.
L'initiative de recherche Bioeconomy International
Le besoin de stratégies mondiales de recyclage est urgent, étant donné l'utilisation intensive des plastiques dans le monde entier. De plus en plus de gouvernements ont recours à des interdictions pour freiner la marée montante des déchets plastiques. Une option viable pour remplacer les plastiques d'origine fossile à grande échelle n'a pas encore été trouvée. C'est pourquoi le ministère fédéral allemand de l'éducation et de la recherche (BMBF) a lancé l'initiative de recherche "Bioökonomie International" (Bioeconomy International) en étroite coopération avec Fraunhofer IPK, le Département de technologie des bioprocédés de l'Université technique de Berlin, partenaires industriels régionaux et partenaires de recherche internationaux de Malaisie, Columbia et les États-Unis. Ces chercheurs développent une méthode de fabrication de polymères sans faire appel à des ressources premium telles que les minéraux, huiles de palme et de colza, dont la production est très préjudiciable à l'environnement.
L'équipe Fraunhofer IPK a développé cet outil de moulage par injection pour reproduire des composants prototypes en polyhydroxybutyrate. Crédit :Fraunhofer-Gesellschaft
Un nouveau plastique un peu comme le polypropylène
Ce nouveau procédé transforme les restes industriels tels que les graisses usées qui contiennent beaucoup de résidus minéraux en polyhydroxybutyrate (PHB). Les micro-organismes peuvent métaboliser ces résidus dans des processus de fermentation spéciaux. Ils déposent le PHB dans leurs cellules pour stocker de l'énergie. "Une fois que le plastique a été dissous de la cellule, il n'est pas encore prêt pour une utilisation industrielle, parce que le processus de durcissement prend beaucoup trop de temps, " dit Christoph Hein, chef du département Microproduction Technology chez Fraunhofer IPK. La matière première doit être mélangée avec des additifs chimiques en aval dans les étapes de post-production. Par exemple, l'équipe de recherche a ajusté les paramètres de plastification et de traitement pour réduire le temps de recristallisation en fonction du calendrier du traitement industriel. Les propriétés du biopolymère résultant ressemblent à celles du polypropylène. Mais contrairement au PP, ce plastique se dégrade complètement en six à douze mois.
Dans cette méthode de production de plastique, les micro-organismes synthétisent le polymère entier dans un processus biotechnique. "À cette fin, nous transformons les résidus biogènes tels que les graisses usagées en polyesters valorisables techniquement, " dit Hein. Le chercheur et son équipe ont opté pour des micro-organismes, génétiquement modifié par des méthodes moléculaires, pour servir de biocatalyseurs. À l'aide de procédés de purification chimique et d'un matériau largement optimisé, ils ont su développer une nouvelle famille de matériaux répondant aux exigences des plastiques techniques.
Aucun composant synthétique à base de pétrole nécessaire
Le nouveau procédé ne se contente pas d'éliminer complètement les composants synthétiques à base de pétrole; il permet également des alternatives au plastique vert. Les micro-organismes naturels peuvent décomposer ces plastiques nouvellement développés, ils n'ont donc pas besoin d'être soumis aux conditions particulières qui servent à dégrader la matière dans les usines de compostage industriel. Ils offrent une alternative écologique à la fabrication et à la dégradation de produits à usage unique et autres articles jetables.
Le processus se prête également à la production de pièces en plastique de haute qualité pour certaines applications techniques et périodes d'utilisation. Les spécifications pour ce type de produit sont plus exigeantes. Ils peuvent devoir présenter des tolérances géométriques et des qualités de surface spécifiques ou être reproductibles avec une grande précision. Les chercheurs ont développé des processus de réplication hautement spécialisés pour répondre à ces exigences.
