Qu'est-ce que ta voiture, téléphone, bouteille de soda et chaussures ont-ils en commun ? Ils sont tous en grande partie fabriqués à partir de pétrole. Cette ressource non renouvelable est transformée en un ensemble polyvalent de produits chimiques appelés polymères - ou plus communément, plastiques. Chaque année, plus de 5 milliards de gallons de pétrole sont convertis en plastique uniquement.

Les polymères sont à l'origine de nombreuses inventions importantes des dernières décennies, comme l'impression 3D. Ce qu'on appelle les "plastiques techniques, " utilisé dans des applications allant de l'automobile à la construction en passant par l'ameublement, ont des propriétés supérieures et peuvent même aider à résoudre des problèmes environnementaux. Par exemple, grâce aux plastiques techniques, les véhicules sont désormais plus légers, donc ils obtiennent une meilleure consommation de carburant. Mais à mesure que le nombre d'utilisations augmente, il en va de même de la demande de matières plastiques. Le monde produit déjà plus de 300 millions de tonnes de plastique chaque année. Ce chiffre pourrait être six fois plus élevé d'ici 2050.

Les pétroplastiques ne sont pas fondamentalement si mauvais, mais ils sont une occasion manquée. Heureusement, il y a une alternative. Le passage des polymères à base de pétrole à des polymères à base biologique pourrait réduire les émissions de carbone de centaines de millions de tonnes chaque année. Les polymères biosourcés ne sont pas seulement renouvelables et plus respectueux de l'environnement à produire, mais ils peuvent en fait avoir un effet bénéfique net sur le changement climatique en agissant comme un puits de carbone. Mais tous les biopolymères ne sont pas créés égaux.

Bio-polymères dégradables

Vous avez peut-être déjà rencontré des « bioplastiques », comme ustensiles jetables en particulier - ces plastiques sont dérivés de plantes au lieu d'huile. De tels biopolymères sont fabriqués en alimentant des sucres, le plus souvent de la canne à sucre, la betterave à sucre, ou du maïs, aux micro-organismes qui produisent des molécules précurseurs qui peuvent être purifiées et chimiquement liées entre elles pour former des polymères aux propriétés diverses.

Les plastiques d'origine végétale sont meilleurs pour l'environnement pour deux raisons. D'abord, il y a une réduction spectaculaire de l'énergie requise pour fabriquer des plastiques à base de plantes - jusqu'à 80 pour cent. Alors que chaque tonne de plastique dérivé du pétrole génère 2 à 3 tonnes de CO₂, cela peut être réduit à environ 0,5 tonne de CO₂ par tonne de bio-polymère, et les processus ne font que s'améliorer.

Seconde, les plastiques d'origine végétale peuvent être biodégradables, afin qu'ils ne s'accumulent pas dans les décharges.

Bien qu'il soit idéal pour les produits jetables comme les fourchettes en plastique de se biodégrader, Parfois, une durée de vie plus longue est importante – vous ne voudriez probablement pas que le tableau de bord de votre voiture se transforme lentement en un tas de champignons au fil du temps. De nombreuses autres applications nécessitent le même type de résilience, comme les matériaux de construction, dispositifs médicaux et appareils électroménagers. Les biopolymères biodégradables ne sont pas non plus recyclables, ce qui signifie que davantage de plantes doivent être cultivées et transformées en permanence pour répondre à la demande.

Les biopolymères comme stockage de carbone

Plastiques, peu importe la provenance, sont principalement constitués de carbone – environ 80 pour cent en poids. Bien que les plastiques dérivés du pétrole ne libèrent pas de CO₂ de la même manière que la combustion de combustibles fossiles, ils n'aident pas non plus à séquestrer l'excès de ce polluant gazeux - le carbone du pétrole liquide est simplement converti en plastique solide.

Bio-polymères, d'autre part, sont issus de plantes, qui utilisent la photosynthèse pour convertir le CO₂, l'eau et la lumière du soleil aux sucres. Lorsque ces molécules de sucre sont converties en biopolymères, le carbone est effectivement enfermé loin de l'atmosphère – tant qu'il n'est pas biodégradé ou incinéré. Même si les biopolymères finissent dans une décharge, ils continueront à remplir ce rôle de stockage de carbone.

Le CO₂ ne contient qu'environ 28 % de carbone en poids, les polymères constituent donc un énorme réservoir dans lequel stocker ce gaz à effet de serre. Si l'offre mondiale annuelle actuelle d'environ 300 millions de tonnes de polymères étaient tous non biodégradables et biosourcés, cela équivaudrait à une gigatonne - un milliard de tonnes - de CO₂ séquestré, environ 2,8 pour cent des émissions mondiales actuelles. Dans un récent rapport, le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat a décrit la capture, le stockage et la réutilisation du carbone comme stratégie clé pour atténuer le changement climatique ; les polymères biosourcés pourraient apporter une contribution clé, jusqu'à 20 pour cent de l'élimination du CO₂ nécessaire pour limiter le réchauffement climatique à 1,5 degré Celsius.

Le marché des biopolymères non dégradables

Les stratégies actuelles de séquestration du carbone, y compris le stockage géologique qui pompe les gaz d'échappement de CO₂ souterrains ou l'agriculture régénérative qui stocke plus de carbone dans le sol, s'appuyer fortement sur la politique pour obtenir les résultats souhaités.

Bien qu'il s'agisse de mécanismes essentiels pour l'atténuation du changement climatique, la séquestration du carbone sous forme de biopolymères a le potentiel d'exploiter un autre moteur :l'argent.

La concurrence basée uniquement sur le prix a été difficile pour les biopolymères, mais les premiers succès montrent une voie vers une plus grande pénétration. Un aspect passionnant est la possibilité d'accéder à de nouvelles chimies que l'on ne trouve pas actuellement dans les polymères dérivés du pétrole.

Pensez à la recyclabilité. Peu de polymères traditionnels sont réellement recyclables. Ces matériaux sont en effet le plus souvent downcyclés, ce qui signifie qu'ils ne conviennent qu'aux applications de faible valeur, tels que les matériaux de construction. Grâce aux outils du génie génétique et enzymatique, cependant, des propriétés telles que la recyclabilité complète - qui permet au matériau d'être utilisé à plusieurs reprises pour la même application - peuvent être conçues dans des bio-polymères dès le début.

Les biopolymères sont aujourd'hui largement basés sur des produits de fermentation naturels de certaines espèces de bactéries, comme la production par Lactobacillus d'acide lactique – le même produit qui donne l'acidité des bières acidulées. Bien que ceux-ci constituent une bonne première étape, des recherches émergentes suggèrent que la véritable polyvalence des biopolymères devrait être dévoilée dans les années à venir. Grâce à la capacité moderne de concevoir des protéines et de modifier l'ADN, la conception sur mesure de précurseurs de biopolymères est désormais à portée de main. Avec ça, un monde de nouveaux polymères devient possible - des matériaux dans lesquels le CO₂ d'aujourd'hui résidera d'une manière plus utile, forme plus précieuse.

Pour que ce rêve se réalise, plus de recherche est nécessaire. Alors que les premiers exemples sont ici aujourd'hui - comme la Coca-Cola PlantBottle partiellement biosourcée - la bio-ingénierie requise pour obtenir bon nombre des nouveaux biopolymères les plus prometteurs est encore au stade de la recherche - comme une alternative renouvelable à la fibre de carbone qui pourrait être utilisée dans tout, des vélos aux pales d'éoliennes.

Les politiques gouvernementales soutenant la séquestration du carbone contribueraient également à favoriser l'adoption. Avec ce type de soutien en place, une utilisation importante des biopolymères comme stockage de carbone est possible dès les cinq prochaines années - un calendrier avec le potentiel d'apporter une contribution significative à la résolution de la crise climatique.