Polymères biodégradables : Biodégradation, biodégradabilité

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RÉSUMÉ

L'utilisation des matières plastiques est aujourd'hui très répandue, principalement dans le secteur de l’emballage. Ces matières sont utilisées sur une période de temps très limitée, voire extrêmement courte à l’échelle du cycle de vie du matériau. Il est donc nécessaire d'améliorer la biodégradabilité de ces polymères et d'anticiper le mieux possible la fin de vie des produits. Pour cela, on prévoit la possibilité d'une décomposition naturelle du matériau, par des bactéries, des champignons ou des algues. C'est donc une alternative au mode de valorisation par recyclage (et donc de récupération d'énergie). Cet article présente à la fois les différents matériaux biodégradables (polymères naturels ou artificiels), les techniques de mise en œuvre (extrusion, injection), les méthodes de mesure de la biodégradabilité et également les applications industrielles de cette biodégradabilité.

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Auteur(s)

Guy CASTELAN : Attaché aux affaires techniques et réglementaires, PlasticsEurope (Association européenne des fabricants de polymères) -

INTRODUCTION

Le succès des matières plastiques dans des secteurs aussi diversifiés que l'emballage, la construction, l'automobile, l'électronique, le médical, les énergies nouvelles s'explique par leur capacité à offrir une palette considérable de propriétés, ajustables en variant notamment la chimie et l'organisation moléculaire des polymères. Leur optimisation technico-économique pour chaque application impose de satisfaire aux exigences réunies de toutes les étapes en aval de leur fabrication : mise en forme, distribution, usage et fin de vie. La résistance dans le temps et l'inertie par rapport à l'environnement sont parmi les qualités les plus souvent requises.

La propriété de biodégradabilité est une fonctionnalité qui concerne l'étape de fin de vie des produits. Pour certaines applications, cette alternative au mode de valorisation par recyclage, récupération d'énergie, peut se révéler avantageuse ou prometteuse. C'est le cas notamment lorsqu'une filière de valorisation par compostage organique peut être organisée (par exemple sac à déchets verts compostés), ou lorsque il est préférable d'un point de vue technique, économique et environnemental de laisser le matériau dans le sol (par exemple film de paillage agricole). La vitesse de biodégradation doit alors être réglée adéquatement en fonction des conditions de fin de vie et de façon compatible avec l'ensemble des autres propriétés exigées par les étapes précédentes.

Les polymères biodégradables peuvent être issus de ressources fossiles ou de ressources biomassiques. Dans le langage du marché, le terme « biopolymère » désigne distinctement les polymères fabriqués à partir de la biomasse et les polymères biodégradables. Des travaux de normalisation sont en cours afin de clarifier la terminologie.

Cet article n'est consacré qu'aux polymères biodégradables, indépendamment de leur origine.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

Version courante de janv. 2018 par Guy CÉSAR, Emmanuelle GASTALDI

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bio4150

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Polymères biodégradables

1. Biodégradation, biodégradabilité

1.1 Définitions

La biodégradation peut être décrite comme un phénomène de dégradation, de décomposition de matières organiques par l'action des micro-organismes (bactéries, enzymes, champignons). Il s'agit d'une fragmentation avec modification chimique et perte des propriétés mécaniques. Le matériau est converti en dioxyde de carbone (CO₂), en eau (H₂O), et/ou en méthane (CH₄) et éventuellement en une nouvelle biomasse et des résidus. La norme CEN 15351:2006 (Plastiques - Guide pour le vocabulaire dans le domaine des polymères et des produits plastiques dégradables et biodégradables) définit :

la biodégradabilité d'un polymère : aptitude à subir une biodégradation ;
la biodégradation : la dégradation d'un système polymère due à un phénomène résultant de l'action de cellules ;
l'oxo-biodégradation : dégradation identifiée combinant des phénomènes oxydatifs et l'action des cellules, ces phénomènes étant simultanés ou successifs.

Un plastique est compostable s'il se dégrade par suite des processus biologiques à l'œuvre lors du compostage et donne du gaz carbonique, de l'eau, des composés inorganiques et de la biomasse, dans un délai compatible avec ceux d'autres matériaux compostables (déchets verts) et sans laisser de résidus toxiques ou visibles à l'œil nu. En d'autres termes, un matériau est dit « compostable » lorsqu'il est compatible avec les conditions (de température, d'humidité et de délai) qui règnent dans les systèmes de compostage municipaux ou domestiques.

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1.2 Éléments, facteurs influençant la biodégradation

La biodégradation des matériaux est influencée par un certain nombre de facteurs.