Des arbres, les récoltes et même les déchets organiques peuvent être transformés en une gamme ahurissante de plastiques à utiliser dans des produits allant des sacs à usage unique aux ailes d'avion robustes.

Ces soi-disant biopolymères pourraient jouer un rôle vital pour nous sevrer des plastiques pétroliers, ce qui contribuera à réduire les émissions de gaz à effet de serre, et s'assurer que les plastiques proviennent d'une ressource renouvelable.

Et dans certains cas, ils pourraient aider à réduire la pollution plastique. L'une des principales sources de pollution plastique est l'emballage, qui représentait près de 40 % du plastique utilisé dans l'UE en 2019, selon Plastics Europe, une association professionnelle.

Les chercheurs ont développé des moyens de fabriquer des sacs et des emballages alimentaires biodégradables à partir de déchets alimentaires municipaux et de déchets de jardin.

« Vous transformez des déchets organiques pour en faire un sac poubelle, qui est biodégradable. Donc, vous fermez le cycle - vous n'utilisez pas d'autres matériaux pour fabriquer le sac (en plastique), " a déclaré Thomas Dietrich, ingénieur en biotechnologie à TECNALIA en Espagne, un centre de recherche et de développement technologique.

Dietrich est chef de projet d'un projet appelé VOLATILE, qui a développé une technologie qui peut être intégrée dans les usines municipales existantes de digestion anaérobie et de compostage. Il utilise des micro-organismes pour décomposer les déchets organiques en acides gras volatils, qui sont les éléments constitutifs des plastiques PHB et PHBV utilisés pour fabriquer des sacs en plastique et des emballages alimentaires.

Le principal sous-produit est un résidu qui peut être utilisé pour faire du compost. L'hydrogène gazeux est un autre sous-produit, et il peut être utilisé pour faire de l'électricité.

Biodégradable

L'utilisation de biodéchets pour produire des plastiques biodégradables pourrait aider à résoudre un défi majeur causé par la majorité des plastiques biodégradables actuellement utilisés.

"Normalement, les grandes (industries) vendant (plastiques biodégradables) sur le marché utilisent des matériaux agricoles de qualité alimentaire, " a déclaré Dietrich.

En raison des volumes nécessaires, il ne sera pas possible d'utiliser des produits agricoles pour remplacer les emballages à base de pétrole sans concurrencer les cultures vivrières ou les biocarburants pour les terres agricoles, dit Dietrich.

"Il faut donc essayer de garder le carbone organique dans l'économie sans se rabattre sur l'agriculture, " il a dit.

Les sacs et emballages en plastique fabriqués avec la technologie de VOLATILE finiraient dans les biodéchets ménagers et pourraient théoriquement être réutilisés pour produire des acides gras volatils, même si cela n'a pas encore été testé par l'équipe de VOLATILE.

L'un des principaux défis de ce type de système est le manque d'usines de compostage dans la plupart des régions du monde, y compris l'Europe.

Dans toute l'UE, jusqu'à 50 % des déchets solides municipaux sont organiques, et seulement 40% environ des biodéchets sont recyclés en compost et digestat de haute qualité, dit le Réseau Européen de Compost. La majorité va à la décharge ou à l'incinération.

Cependant, cela est susceptible de s'améliorer. L'Agence européenne pour l'environnement déclare que recycler davantage de biodéchets municipaux est « crucial » pour atteindre les objectifs de l'UE de recycler et de réutiliser au moins 60 % de tous les déchets en poids d'ici 2030.

Composition

Que les plastiques soient biodégradables ou non est dû à leur composition chimique et non à leurs origines. Ainsi, les plastiques à base de pétrole peuvent être biodégradables, et ceux à base de plantes peuvent être non biodégradables.

Cependant, un passage aux biopolymères contribuerait à réduire les émissions de gaz à effet de serre produites pour fabriquer les plastiques, même si le produit final n'est pas biodégradable.

"Nous devons réaliser ce (décalage) en 10, ou maximum 15, années parce que les enjeux climatiques sont si élevés, " dit Vincent Placet, ingénieur de recherche à l'Institut FEMTO-ST en France.

"La quantité de CO 2 émis pour produire du bois et des plantes est très faible, " dit Placet, ajoutant qu'ils absorbent également le CO atmosphérique 2 pendant la croissance. Il coordonne un projet appelé SSUCHY, qui développe des composites biosourcés porteurs destinés à être utilisés dans les industries automobile et aérospatiale.

Les biopolymères dérivés des arbres et des cultures sont déjà utilisés pour fabriquer des intérieurs de voitures.

D'autres biopolymères sont en cours de développement pour être porteurs. Il s'agit notamment des plastiques thermodurcissables qui sont conçus pour durer jusqu'à 30 ans dans des conditions difficiles, dans les ailes et les carrosseries d'avion par exemple.

Certains des plastiques thermodurcissables les plus utilisés sont les époxydes, qui sont utilisés dans les matériaux composites. Les matériaux composites représentent jusqu'à 50 % des derniers avions en poids.

"Nous avons produit un époxy entièrement biosourcé. Maintenant, le principal problème est de le faire évoluer, " dit Placet.

Pour monter en puissance, il faut créer toute une chaîne d'approvisionnement, en commençant par trouver des fournisseurs de matières végétales, il dit.

Une option consiste à utiliser les déchets de la foresterie—écorce d'arbre, branches et racines. « Il est disponible en très grande quantité et n'est utilisé dans aucune autre application. En Europe du Nord, la charge est très importante et nous savons qu'elle peut répondre aux besoins de ce type de polymère époxy, " dit Placet.

Un autre défi est de savoir comment rendre le traitement plus écologique et plus compétitif que leurs équivalents pétrochimiques. Les époxys pétrochimiques sont moins chers à produire et utilisent moins d'énergie et de solvants. Cependant, certains de ces gains d'efficacité sont dus au fait qu'ils sont réalisés à l'échelle industrielle plutôt que dans un laboratoire, dit Placet.

"C'est faisable d'un point de vue technique, " mais davantage d'investissements sont nécessaires pour passer à l'échelle et construire les chaînes de valeur nécessaires, il ajouta.

1%

Globalement, les plastiques biosourcés représentent environ 1% des 368 millions de tonnes de plastique produites chaque année, dit European Bioplastics.

L'approvisionnement des 99% restants à partir de plantes n'est pas une option, " dit Sander Defruyt, responsable de la Nouvelle Economie des Plastiques, une initiative de la Fondation Ellen MacArthur basée au Royaume-Uni pour repenser l'avenir des plastiques.

"D'où va venir tout ce biomatériau, d'une manière qui est régénératrice et n'épuise pas nos écosystèmes ? Les demandes sur nos écosystèmes vont juste monter en flèche, et nous traversons déjà les frontières planétaires aujourd'hui, " il ajouta.

Même les plastiques biodégradables auront un impact limité sur la réduction de la pollution plastique car la plupart des régions du monde ne disposent pas des installations de compostage industriel nécessaires, dit Defruyt.

Lutter contre la pollution plastique - et résoudre notre dépendance aux plastiques à base de pétrole - nécessite d'éliminer tous les plastiques inutiles, et réutiliser les plastiques nécessaires, pour les garder hors de l'environnement.

Après ça, « le très peu de plastique vierge dont nous avons encore besoin … " dit Defruyt.