Les bioplastiques continuent à fleurir – sont-ils vraiment meilleurs pour l’environnement ?

Remplacer le plastique semble difficile, mais les alternatives aux combustibles fossiles sont en augmentation.

Le métallurgiste anglais Alexander Parkes n’a jamais vu la réalisation à grande échelle de sa spectaculaire invention du XIXe siècle, le celluloïd, le premier plastique. Bien qu’il s’agisse d’une percée révolutionnaire, le Parkesine, comme on l’appelait, était cher et fragile. Il était utilisé dans des objets comme les boutons et les peignes, mais finalement, des problèmes de contrôle de la qualité ont conduit la société de Parkes à la faillite en 1868, 12 ans seulement après la découverte.

Cependant, Parkesine a également été le premier bioplastique, un plastique fabriqué à partir de matières végétales renouvelables au lieu de combustibles fossiles. Et aujourd’hui, avec l’impact environnemental des plastiques de plus en plus présent dans l’esprit du public, les bioplastiques font un grand retour en force. Ils sont proposés par certains comme la solution aux plages inondées de plastique et aux ventres de poissons bourrés de capsules de bouteilles. Et peut-être que les bioplastiques peuvent remplacer les polymères à base de pétrole qui jettent généralement les océans à la mer par des matériaux qui peuvent se décomposer plus facilement et qui protégeraient une planète déjà étouffée par ces substances résistantes.

Les articles en bioplastique existent déjà, bien sûr, mais il est difficile de savoir s’ils sont réellement meilleurs pour l’environnement ou s’ils peuvent réellement concurrencer les plastiques traditionnels. Certains bioplastiques ne sont pas beaucoup mieux que les polymères à base de combustibles fossiles. Et pour ceux qui sont moins nocifs pour la planète, le coût et l’acceptation sociale peuvent faire obstacle. Même si l’adoption des bioplastiques se généralise, ce ne sera pas une solution rapide ou bon marché. Dans l’intervalle, il faut également tenir compte de la pollution causée par les bioplastiques eux-mêmes. Même si les bioplastiques sont souvent moins dommageables que le statu quo, ils ne constituent pas une solution parfaite.

Alors, sauver la planète pourrait-il se résumer à quelques décisions de conception ? Nous le saurons peut-être bientôt. La demande de bioplastiques sur le marché est en pleine expansion, la production industrielle mondiale devant atteindre 2,62 millions de tonnes par an d’ici 2023, selon l’association commerciale European Bioplastics, basée à Berlin. Actuellement, cela ne représente qu’ 1% des 335 millions de tonnes de plastiques conventionnels produits chaque année. Mais la Commission européenne, dans son plan d’action pour l’économie circulaire de 2018, a détaillé la recherche sur les bioplastiques dans le cadre de sa stratégie visant à stimuler les investissements dans une économie neutre sur le plan climatique.

Parfois, nous aimons entendre le mot « vert« , mais nous devons toujours être conscients du matériau auquel nous avons affaire », explique Federica Ruggero, ingénieur en environnement à l’université de Florence, en Italie. « C’est un très bon point de départ dans la chaîne de production que d’avoir ces nouveaux matériaux qui peuvent remplacer les plastiques… mais il est également important de prendre en compte les déchets qui proviennent de ce matériau ».

Pour le dire clairement : tous les bioplastiques ne sont pas créés égaux. Quels sont donc ceux qui peuvent être la clé d’un avenir véritablement « vert » ? En 2020, cinq candidats semblent se hisser au sommet de l’écologie.

Les bases du bioplastique

Les bioplastiques ont fait beaucoup de chemin depuis l’époque d’Alexander Parkes. Aujourd’hui, ces matériaux peuvent être fabriqués à partir de nombreuses ressources renouvelables : amidon de maïs, sucre de betterave, peaux de kiwi, coquilles de crevettes, pulpe de bois, voire mangues et algues. Ils peuvent fonctionner à peu près de la même manière que des matériaux comme le vinyle ou le PET, le plastique le plus couramment utilisé dans les bouteilles de boisson.

Mais si ces polymères n’ont pas réellement une empreinte carbone plus faible que celle des plastiques raffinés à partir du pétrole, ils ne sont peut-être qu’un autre exemple de greenwashing, une tactique marketing trompeuse plus axée sur l’image que sur les résultats. C’est l’un des problèmes liés au fait qu’il n’existe pas encore de définition universelle du « bioplastique ».

« Le bioplastique est essentiellement tout ce que les gens aiment appeler bioplastique », explique le Dr Frederik Wurm, chimiste à l’Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères à Mayence, en Allemagne. Le terme peut actuellement désigner un matériau fabriqué à partir de combustibles fossiles qui peuvent se biodégrader, comme le PCL, un plastique utilisé dans l’emballage et l’administration de médicaments.

Les bioplastiques peuvent également être d’origine biologique et non biodégradables, comme les bouteilles de Coca-Cola en PET fabriquées entièrement à partir de plantes. Mais leur produit final est chimiquement identique au PET fabriqué à partir du pétrole, de sorte qu’il peut encore falloir des siècles pour qu’il se décompose complètement. En 2013, la société Coca-Cola (considérée par un groupe de défense de l’environnement comme la « marque la plus polluante« ) s’est engagée à fabriquer toutes ses bouteilles de cette manière d’ici 2020, mais elle a ensuite fait marche arrière pour se concentrer davantage sur le recyclage, selon le Wall Street Journal. Greenpeace, l’organisation à but non lucratif pro-environnementale, a déclaré : « Les bouteilles de plantes ne sont pas la solution ».

Les additifs mélangés aux plastiques conventionnels pour accélérer la biodégradation ne semblent pas non plus aider. Les produits oxo-dégradables sont des plastiques standard qui sont traités chimiquement pour se fragmenter rapidement lorsqu’ils sont exposés à la lumière du soleil et à l’oxygène, mais ils ne se décomposent pas entièrement. Et comme ces plastiques ne sont pas différents des versions non traitées, les microplastiques qu’ils produisent peuvent toujours présenter des risques pour l’environnement. L’Union européenne travaille actuellement à l’interdiction des plastiques oxo-dégradables.

En général, il semble que la matière de départ soit moins importante que ce en quoi elle est transformée, ce qui fait que le plastique idéal est à la fois biologique et biodégradable. Quelques-uns de ces polymères existent, mais ils ne se désintègrent que sous certaines conditions.

Acide polylactique (PLA)

Le bioplastique le plus populaire est l’acide polylactique ou PLA, qui est généralement fabriqué à partir d’amidons végétaux fermentés. Le PLA est déjà largement utilisé, souvent sous forme de gobelets à usage unique étiquetés comme « compostable dans les installations industrielles ».

C’est là que réside le défaut : le PLA ne se décompose qu’à des températures idéales dans les composts industriels. Dans l’eau de mer, où les populations de microorganismes diffèrent de celles des décharges, le PLA a aussi peu de chances de se désintégrer complètement qu’un sac plastique en polyéthylène. La plupart des composts domestiques ne peuvent pas gérer le PLA, et un recyclage inadéquat peut contaminer d’autres plastiques récupérables.

Polyhydroxybutyrate (PHB)

En 1926, le chercheur français Maurice Lemoigne a découvert qu’en stressant le Bacillus megaterium, une bactérie beaucoup plus grande que E. coli, le microbe produirait du polyhydroxybutyrate, ou PHB. Celui-ci peut être utilisé pour fabriquer un plastique qui, lorsqu’il se décompose, ne devient rien d’autre que du CO2, de l’eau et de la biomasse organique.

Malheureusement, peu de choses sont faites à partir de PHB car sa production est jusqu’à 100 fois plus chère que celle des autres plastiques, et son coût ne devrait pas baisser de sitôt. Pour contourner ce problème, les scientifiques ont essayé de modifier génétiquement des plantes pour produire du PHB, tout comme les bactéries en fermentation, mais jusqu’à présent, ces expériences n’ont pas réussi à faire baisser le prix de beaucoup.

Succinate de polybutylène (PBS)

Le PBS est une autre découverte accidentelle, cette fois-ci en 1863 par le professeur portugais Agostinho Vicente Lourenço, qui n’était pas pleinement conscient de ce qu’il avait découvert en fermentant du sucre et en le mélangeant à de l’éthylène glycol toxique. Le PBS a été redécouvert dans les années 1930 et transformé en plastique biodégradable, mais il était trop fragile et largement oublié pendant des décennies. Il a fait l’objet d’une nouvelle enquête en 1993 par une société japonaise appelée Showa Denko qui a commencé à produire 3 000 tonnes par an sous la marque Bionolle. Leur recette améliorée a permis de fabriquer un polymère beaucoup plus résistant que les tentatives précédentes.

Le PBS est un substitut utile du propylène, le deuxième plastique le plus utilisé, et peut être utilisé pour les sacs et en remplacement des longues feuilles de film de paillage utilisées en agriculture. Cependant, sa synthèse complexe produit une grande quantité de gaz à effet de serre, ce qui ne le rend pas forcément meilleur pour l’environnement.

En 2016, Showa Denko a cessé de produire du PBS, affirmant qu’il ne pouvait pas concurrencer « le dur environnement du marché des plastiques biodégradables ». Quelques autres entreprises, telles que Dow Chemical et Mitsubishi Chemical Corp, le fabriquent cependant encore et le marché se développe lentement.

Chanvre

Kevin Tubbs, fondateur de la Hemp Plastic Company, dit que ses clients sont unis par une chose : « Ils portent une haine passionnée pour ce qui se passe avec le polymère à base de combustibles fossiles. Ils sont fatigués de nager dedans, de marcher dedans, ils sont juste fatigués de ça. Il doit y avoir une meilleure solution ».

M. Tubbs pense que la solution est le chanvre, le cousin non toxique du Cannabis sativa, ou marijuana. Le chanvre est une plante fibreuse qui a été utilisée pendant de nombreux siècles comme textile, mais il n’est redevenu pleinement légal aux États-Unis qu’en décembre 2018. Une grande partie du chanvre est transformée pour le CBD, un produit chimique médicinal qui s’inscrit dans la dernière tendance en matière de bien-être, mais les tiges et les feuilles qui restent peuvent être transformées en toutes sortes de plastiques.

Cette année, M. Tubbs prévoit de fabriquer environ 50 millions de tonnes de granulés de plastique de chanvre qui pourront être utilisés sur des équipements plastiques ordinaires, tels que des imprimantes 3D ou des moules à injection, ce qui facilitera un peu le changement pour les fabricants. Certains des plastiques de chanvre sont comme le PLA, capables de se décomposer en matière végétale à la fin de leur vie dans les bonnes conditions. D’autres variétés sont un mélange d’un tiers de chanvre et d’un tiers de plastique pétrolier. Mais même une petite quantité a un impact, selon M. Tubbs.

« Nous pensons que chaque morceau que nous utilisons est un combustible fossile brut que nous n’avons pas utilisé », explique M. Tubbs. « Si nous ne détenions que 10 % du marché, ce serait mieux que ce que nous avons fait en tant que pays depuis l’invention du plastique », expliquant que moins de 9 % du plastique est recyclé aux États-Unis.

Lignine

Selon M. Wurm, l’un des candidats bioplastiques les plus prometteurs est la lignine, un sous-produit biodégradable noirâtre de la fabrication du papier. Environ 70 millions de tonnes de ce produit sont transformées en pâte à papier chaque année, mais la plupart sont brûlées pour produire du carburant. On dit souvent que « vous pouvez faire tout ce que vous voulez avec la lignine – sauf de l’argent », comme le dit un rapport de 2017, avant de préciser que ce n’est plus le cas. De nos jours, la lignine est devenue rentable pour l’impression 3D ou les adhésifs, et elle peut être plastifiée ou utilisée pour renforcer d’autres bioplastiques.

Toutefois, les investissements dans ce marché sont encore insuffisants car il est difficile ou inutile pour les entreprises de passer à l’utilisation de ces matériaux. Le coût de tous les bioplastiques reste relativement élevé en raison du faible prix du pétrole.

« Les matériaux biodégradables, quel que soit leur type, ne peuvent pas rivaliser en termes de coût », déclare M. Wurm, mais ajoute que la taxation des matériaux moins respectueux de l’environnement pourrait aider. « Si les producteurs et les clients doivent payer plus cher pour n’importe quel gramme de plastique, ils pourraient trouver des moyens plus légers et plus efficaces d’emballer leurs produits ».

Un meilleur avenir pour les bioplastiques

La conception d’un bioplastique efficace doit se concentrer non seulement sur la matière dont il est fait, mais aussi sur la façon dont il mourra et à quelle vitesse, même s’il n’aboutit pas dans l’environnement préféré. Mais les études sur les différents résultats des bioplastiques peuvent varier en fonction des normes de gestion des déchets, comme l’a étudié M. Ruggero, de sorte que l’on ne sait pas toujours avec quelle efficacité les bioplastiques se décomposeront dans divers environnements.

« Il est très difficile d’affirmer que les bioplastiques sont dégradables dans tous les environnements », explique M. Ruggero. « C’est pourquoi il existe de nombreuses normes différentes pour l’évaluation de la biodégradation« . L’unification de ces normes est cruciale pour rendre les bioplastiques réellement durables, ainsi que pour ne pas semer la confusion chez les consommateurs qui ne savent peut-être pas quoi faire de ces plastiques à la fin de leur cycle de vie.

« C’est le défi à relever », ajoute M. Wurm. « Développer un matériau qui se biodégrade dans un délai raisonnable et qui est également une bonne nourriture pour les micro-organismes, afin qu’ils puissent vraiment l’absorber dans l’organisme et faire quelque chose, en faire de la biomasse, et pas seulement la libérer sous forme de CO2 ou de méthane« .

En attendant, Wurm et Ruggero suggèrent qu’un changement culturel dans les attitudes de consommation est plus important que de trouver des alternatives plastiques. La réduction de la consommation globale de plastique devrait être un objectif central. Certaines recherches suggèrent que les bioplastiques pourraient en fait inciter à jeter des déchets, car les gens pourraient penser qu’ils se dissiperont dans la nature(et c’est l’exemple de ce sac biodégradable qui est resté intact une fois jeté 3 ans plus tard). Les systèmes de gestion des déchets peuvent également ne pas être équipés pour traiter certains de ces matériaux, qui finissent donc de toute façon dans les décharges. Une refonte de ce système nécessiterait de meilleures politiques de séparation, comme l’a proposé l’UE.

Le fait qu’il soit « bio » ne nous dispense pas d’une collecte rigoureuse des produits », explique M. Ruggero. « La meilleure façon de réduire le problème des plastiques n’est pas toujours de changer les différents types de plastique, qui n’exploitent pas les combustibles fossiles ou qui sont biodégradables ».

Si les bioplastiques deviennent la norme, l’énergie nécessaire à la croissance et à la transformation du matériel végétal doit également être prise en considération. Cependant, une statistique suggère que même si tous les plastiques passaient à des sources biologiques, ils ne représenteraient que 5% de l’espace agricole total. Néanmoins, des endroits comme l’Amérique du Sud pourraient être exposés à un risque de déforestation plus important pour cultiver la canne à sucre utilisée dans les plastiques, par exemple, sans parler des émissions dues à la récolte, au raffinage ou à l’expédition des bioplastiques.

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Les chaînes d’approvisionnement actuelles en polymères – de l’extraction à la production, au recyclage et à la fin de vie – sont étroitement liées pour une efficacité maximale. L’ajout de nouveaux matériaux au mélange serait une entreprise coûteuse que de nombreuses grandes entreprises pourraient même ne pas envisager sans un intérêt accru du public ou une surveillance gouvernementale préalable. Mais dans l’ensemble, la recherche et le développement des bioplastiques est un pas dans la bonne direction, déclare M. Ruggero. « Il est bon d’essayer d’avoir de nouveaux matériaux plus respectueux de l’environnement et vous savez comment ils sont définis, mais il est également important de les prendre en compte dans la chaîne de production ».

En d’autres termes, un plastique plus intelligent n’est qu’une partie de l’équation. Mais à mesure que la demande des consommateurs augmente, que les prix baissent et que de nouvelles technologies émergent, les bioplastiques – quel que soit le terme utilisé – sont susceptibles de devenir de plus en plus répandus, surtout que des entreprises comme Lego, IKEA, McDonald’s et Nestlé envisagent des investissements de plusieurs millions de dollars dans ce domaine.

« Tout était biodégradable lorsque la chimie des polymères a réellement commencé au XIXe siècle« , dit Wurm, jusqu’à ce que les chimistes découvrent des alternatives plus solides et moins coûteuses à partir du pétrole. « Mais nous revenons en arrière avec la chimie moderne. Je pense que c’est une force que nous pouvons utiliser ce que nous avons appris en cours de route ».

Via ArsTechnica

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