Quels plastiques pour demain ?

Biosourcé : Un mot bien ambigu

Ils sont à la mode ! En ces temps où la sauvegarde de la planète est en passe de devenir une priorité universelle, l’industrie des plastiques est bien souvent montrée du doigt. Rappelons qu’elle n’utilise que 4% du pétrole consommé dans le monde. Ceci étant dit, de nombreux industriels, et non des moindres, s’intéressent de plus en plus aux plastiques d’origine végétale, autrement dit, biosourcés. Que faut-il entendre par ce mot ? Ce sont des plastiques issus de la chimie végétale, donc d’origine renouvelable. A la différence d’un plastique traditionnel fait à partir de carbone fossile, les polymères bioplastiques sont produits partiellement ou en totalité à partir de carbone végétal. Un bioplastique peut être fabriqué à partir de plantes entières, d’amidon extrait des céréales (blé ou maïs) ou de pomme de terre, de glucose dérivé de l’amidon ou d’huile végétale. Pour beaucoup, l’amalgame entre biosourcé et biodégradable est fréquent et c’est bien là toute l’ambiguïté.

En effet, un plastique d’origine végétale n’est pas forcément biodégradable. Et, plus étonnant, l’inverse est aussi vrai puisque l’on trouve des plastiques d’origine pétrolière qui sont biodégradables…

La révolution des plastiques bisourcés. Vraiment ?

Bousculons un peu les idées reçues : non, le plastique biosourcé n’est pas vraiment une nouveauté. Il est même bien plus ancien que son cousin qui trouve sa source dans les hydrocarbures. Citons le Celluloïd, considéré aujourd’hui comme la toute première matière plastique artificielle. Le Celluloïd a été inventé aux Etats-Unis, en 1856, en mélangeant habilement du nitrate de cellulose issu du coton et du camphre issu, comme son nom l’indique, du camphrier. Comment ne pas également évoquer la Galalithe, un polymère mis au point à la fin du XIXe siècle par un scientifique français qui trouva le moyen de rendre insoluble la caséine du lait (une de ses protéines) en y ajoutant du formol ? Il s’agit là de l’un des premiers polymères thermodurcissables de l’histoire. 

Les végétaux aussi ont été mis à l’honneur lors de la crise des années 1920. Henry Ford et son équipe de chimistes réussirent par exemple à fabriquer un nouveau plastique à partir du soja.
Les polymères ne sont donc en rien liés exclusivement aux hydrocarbures. Pour fabriquer du plastique, répétons-le, il faut avant tout du carbone, et nombreuses sont les matières premières qui en contiennent. Si les ressources fossiles se sont imposées, c’est parce qu’elles sont simples à extraire, encore peu onéreuses à transformer et abondantes.

Des niches qui ne cherchent qu'à grandir

La diminution prévue des ressources pétrolières et la hausse des prix qui ira avec, la lutte contre le réchauffement climatique et la sauvegarde de l’environnement incitent la recherche d’alternatives aux produits de la pétrochimie. Dans le secteur des plastiques, où les industriels souhaitent réduire leur dépendance au pétrole et améliorer leur image de marque, se développent, depuis les années 2000, les plastiques biosourcés, une nouvelle offre de plastiques issus de sources renouvelables. En 2012, les capacités de production mondiales de matières plastiques biosourcées représentaient 0,5% de la part de plastiques produits dans le monde. Selon le groupement d’industriels European Bioplastics, elles devraient voir augmenter leurs capacités de production de près de 400% dans les années qui viennent. Elles représenteraient alors 2% de la production totale des plastiques…

L’utilisation des ressources renouvelables, comme la biomasse ou le méthane organique, offre une solution pour remplacer l’utilisation de cette énergie fossile. L’acide polylactique par exemple peut ainsi être produit à partir d’acide lactique extrait de la fermentation de sous-produits agricoles riches en amidon. On peut espérer produire de nombreux bioplastiques à partir de cellulose, d’huiles végétales et même de la caséine du lait. Mais est-ce aujourd’hui économiquement viable ?

Le PLA entre dans la danse

Concernant les polymères d’origine renouvelable, deux types sont à distinguer : les polymères possédant une structure identique à celle de leurs homologues d’origine fossile, comme le polyéthylène (PE) issu de la canne à sucre par exemple, et ceux pourvu d’une structure innovante et donc différente de celle des polymères déjà connus. C’est le cas du PLA (pour acide polylactique) obtenu à partir d’amidon de maïs, par exemple. Il est la première alternative biosourcée au polyéthylène. L’acide polylactique résulte de la fermentation de l’amidon. Ce sont des bactéries qui synthétisent l’acide lactique pour le transformer en acide polylactique. Le PLA tente à l’heure actuelle de se développer dans de nombreuses applications.

Tout n'est pas si simple

Oui, mais le PLA se distingue très peu visuellement de son cousin le PET et peut perturber les chaînes de recyclage des bouteilles en PET voire le rendre impossible. Ce manque de distinction entre le PLA et le PET réclamerait des investissements pour affiner les techniques de tri. Une des solutions pour gérer la fin de vie des produits en PLA est le procédé de recyclage Loopla de la société Galactic, un process qui permet de retransformer les objets à base de PLA en acide lactique en éliminant les autres composants. Encore faut-il organiser des collectes spécifiques, comme lors de grandes manifestations où seuls des bouteilles et gobelets en PLA sont utilisés.
Le PLA a également des caractéristiques de biodégradabilité qui pourraient être exploitées, mais attention alors à certains modes de biodégradation qui génèrent du méthane, un gaz à effet de serre 23 fois plus puissant que le CO2.

Pas si simple donc de faire un bilan… Cependant la recherche avance, et l’industrie du bioplastique reste encore suffisamment récente pour qu’on lui laisse le temps de trouver de nouvelles solutions. Leur nouveauté et le contexte concurrentiel pressant devraient amener à faire évoluer rapidement le bilan environnemental de ces nouveaux matériaux.

De l'or noir...

Considéré comme grandement responsable du réchauffement climatique, le CO2 vient de se trouver des défenseurs. Ils sont japonais, norvégiens ou encore américains et appartiennent tous à des centres de recherches distincts bien décidés à faire de ce gaz l’une des principales composantes d’un futur polymère. Les plastiques, ce sont avant tout du carbone… comme le CO2 ! Alors, pourquoi ne pas fabriquer des plastiques avec le gaz carbonique de l’atmosphère ? L’idée prend corps depuis une dizaine d’années et c’est le temps qu’il aura fallu à ces équipes pour trouver le moyen d’extraire le CO2 de l’air. Mieux encore, le carbone est capturé à proximité d’usines de traitement de l’eau et de production d’énergie, où l’air est particulièrement chargé en carbone. Le gaz est ensuite transformé, via biocatalyse, en un polymère liquide qui peut être converti en plastique.

...A l'or transparent

Preuve que la technologie intéresse, Dell vient de lancer un projet pilote pour fabriquer intégralement les housses de protection de ses ordinateurs portables aux Etats-Unis et au Canada à partir de ce nouveau polymère. En Chine, on pense même installer des aspirateurs à pollution pour récupérer un maximum de matières premières. Bayer, l’industriel allemand, a réussi à passer un cap supplémentaire en produisant du polyol, une mousse de polyuréthane jusqu’alors à base de plastique pétrosourcé, à partir de ce même CO2. Les premiers tests sont très encourageants car cette mousse innovante atteint le même niveau de qualité que le polyol traditionnel. On devrait donc rapidement la trouver dans des matelas notamment.