Les plastiques biodégradables peuvent être d'origine biologique ou à base de combustibles fossiles. De nouveaux types de plastiques ont été produits ces dernières années pour résoudre le problème de la pollution plastique, en essayant de réduire le temps nécessaire à leur dégradation, notamment dans des conditions naturelles. Cependant, tous les plastiques biodégradables actuels n'atteignent pas cet objectif.
Définition des plastiques biodégradables
Les plastiques biodégradables sont ceux qui peuvent être dégradés par l'action microbienne pour produire des produits finaux naturels, comme de l'eau et du dioxyde de carbone, dans un laps de temps raisonnable. Le temps nécessaire pour se décomposer dépend entièrement du matériau, des conditions environnementales telles que la température et l'humidité, et du lieu de décomposition, selon le Biodegradable Products Institute (BPI p. 2).
Les plastiques compostables sont ceux qui se biodégradent rapidement et se transforment en humus non contaminé par des métaux. Tous les plastiques biodégradables ne sont pas compostables; seuls certains le sont.
Les matériaux doivent répondre aux spécifications ASTM D6400 ou D6868 pour être qualifiés de biodégradables et compostables sur terre, et répondre aux spécifications ASTM D7081 pour les environnements marins. ASTM est un groupe mondial de normes de produits.
Plastiques polyester biosourcés qui se biodégradent
Les plastiques dérivés de plantes sont appelés plastiques biosourcés. Tous ces éléments ne sont pas biodégradables; par exemple, il existe des bouteilles en PET biosourcé conçues pour être durables. Les plastiques biosourcés qui se biodégradent sont constitués de deux matériaux: la biomasse et les polyesters issus de plantes. Il existe deux types de polyesters biosourcés: l'acide polylactide (PLA) et le polyhydroxyalcanoate (PHA).
Polyhydroxyalcanoate (PHA)
PHA est produit naturellement par des bactéries et des plantes d'organismes génétiquement modifiés (OGM), mais il est prévu d'essayer de produire à partir de déchets alimentaires. Le polyhydroxybutyrate ou PHB est également un type de PHA largement utilisé. Les PHA sont coûteux à fabriquer car seules des quantités limitées peuvent être produites à partir de bactéries.
- Utilisations:Les PHA sont utilisés comme emballages alimentaires, tasses, assiettes, revêtements pour papier et carton, et « de nombreuses utilisations médicales, y compris les sutures, les gazes et les revêtements pour médicaments » selon un rapport du Centre de collaboration entre l’industrie et l’éducation (rapport CIEC). Il peut remplacer la plupart des principaux types de plastiques à base de combustibles fossiles actuellement utilisés, tels que le PE, le PS, le PVC et le PET, souligne Bio Based Press.
- Plastiques à base d'amidon et de cellulose mélangés à du PHA: Certains articles en plastique sont entièrement fabriqués à partir de PHA, comme dans le cas des bouteilles d'eau, note Bio Based Press. Cependant, comme la production de PHA est coûteuse, elle est également mélangée à de l’amidon et de la cellulose pour la rendre plus économique. Cela présente l'avantage supplémentaire d'améliorer le taux de décomposition selon le Dartmouth Undergraduate Journal of Science (DUJS).
- Biodégradation: Il peut être entièrement compostable dans des environnements riches en microbes et champignons, notamment le sol. Ces microbes décomposent le PHA à l’aide d’enzymes. Le temps nécessaire à la dégradation dépend de la concentration de microbes dans l'environnement.
- PHA met deux mois à se décomposer dans les cours, selon Bio Based Press.
- Le taux de décomposition est beaucoup plus lent dans les eaux marines où moins de 50 % est décomposé après six mois, ajoute CalRecycle (p. 6). PHA a réussi le test ASTM D7081 en montrant une décomposition de 30 % en six mois (p. 7).
Acide polylactide (PLA)
Le DUJS explique que le PLA est un thermoplastique fabriqué par fermentation par des bactéries. Le PLA est en réalité une longue chaîne de nombreuses molécules d’acide lactique. Puisqu'il existe de nombreux moyens peu coûteux de produire de l'acide lactique, il suffit de les polymériser ou de les assembler. Le PLA est donc moins cher que le PHA. Cependant, le PLA est fragile et son application est plus restreinte que le PHA. Les fabricants contournent ce problème en incluant des additifs ou des polymères.
- Utilisations: Il est transformé en sacs d'épicerie, emballages alimentaires, bouteilles, tasses et assiettes. Comme il se décompose bien en présence d'acides, il est utilisé dans certaines applications médicales comme les sutures et plaques médicales, où il se dissout après 90 jours, note le rapport du CIEC. Il est également utilisé dans l'impression 3D d'objets.
- Mélanges de PLA et de polymères: Le PHA peut également être mélangé avec des polymères issus de sources renouvelables pour améliorer ses qualités selon DUJS.
- Biodégradation: Le PLA ne peut pas être composté facilement dans le jardin car la température et les niveaux d'eau nécessaires ne sont pas disponibles dans cet environnement.
- Le PLA peut mettre six à 12 mois à se dégrader dans le sol.
- Le PLA met trois à six mois à se dégrader dans les installations commerciales, note World Centric.
- Lorsque la décomposition se produit en présence d'oxygène, les produits finaux sont du dioxyde de carbone et de l'eau.
- Si la dégradation du PLA se produit dans des décharges sans oxygène, elle produit du méthane qui est 20 fois plus nocif pour l'environnement que le dioxyde de carbone, souligne un communiqué de l'American Chemical Society (p. 2).
- Le PLA n'a pas réussi le test ASTM D7081 car seulement 3 % se sont décomposés dans les eaux marines après six mois selon CalRecycle (p. 7).
Étant donné que le PLA ne se décompose pas rapidement dans le sol ou dans l'eau de mer, cela peut devenir un problème lorsqu'il est jeté.
Plastiques biodégradables à base de biomasse
Les plastiques à base de biomasse sont fabriqués à partir d'amidon et de cellulose obtenus à partir de résidus de cultures ainsi que de bois d'arbres.
Acétate de cellulose
L'acétate de cellulose (CA) est un produit synthétique dérivé de la cellulose présente dans chaque partie d'une plante. La cellulose est actuellement utilisée à partir du coton, du bois et des déchets agricoles, selon une publication scientifique de 2018. Ceci peut être utilisé pour former des plastiques solides moulés, des filtres de cigarettes, des revêtements, des films photographiques et des filtres. La cellophane est un film biodégradable produit à partir de cellulose. De nouvelles recherches sont en cours pour trouver de nouveaux films plastiques issus des déchets agricoles et du bois qui sont résistants à l'eau et biodégradables selon Phys.org.
Biodegradabilité: La recherche montre que l'AC se dégrade et est réduite de 70 % de son poids après 18 mois dans la nature.
Amidon
Une revue de 2017 note que l'amidon est traité avec de la chaleur, de l'eau et des plastifiants pour produire un thermoplastique. Pour améliorer sa résistance, il est associé à des charges constituées d'autres matériaux. Les principales sources d’amidon sont le maïs, le blé, la pomme de terre et le manioc. Ce plastique est utilisé dans les emballages, les sacs et les films de paillis agricole, la vaisselle, les pots de fleurs, et moulé pour fabriquer des emballages et des biens de consommation. Il est considéré comme une alternative au polystyrène (PS) selon le Food Packaging Forum. L'amidon est ajouté aux plastiques biosourcés et conventionnels pour les rendre plus biodégradables, selon un rapport Phys de 2017.
Biodegradability: Les plastiques à base d'amidon peuvent être compostables ou uniquement biodégradables. Les variantes compostables nécessitent 90 jours pour se dégrader dans les installations industrielles, tandis que les variantes biodégradables nécessitent 100 jours pour 46 % pour se dégrader et jusqu'à deux ans pour se dégrader complètement.
Plastiques biodégradables à base de combustibles fossiles
Selon le Guide des bioplastiques, il existe quelques nouveaux plastiques fossiles qui peuvent également être biodégradables. Les plus courants sont le polybutylène succinate (PBS), la polycaprolactone (PCL), le polybutyrate adipate téréphtalate (PBAT) et l'alcool polyvinylique (PVOH/PVA).
- PBATest un polymère produit à partir de dérivés de combustibles fossiles et parfois utilisé en combinaison avec de l'amidon. Des efforts sont en cours pour produire ce polymère à partir de sources renouvelables. Le guide des bioplastiques le considère comme un substitut au LDPE et au HDPE. Il est utilisé pour fabriquer des sacs poubelles, des films d'emballage, des emballages jetables et de la vaisselle (tasses, vaisselle etc.). Il est non seulement biodégradable mais aussi compostable.
- PCL est un polyster synthétique utilisé pour fabriquer des sacs compostables, en application médicale (sutures et fibres), comme revêtements de surface, adhésifs pour chaussures et cuir, et raidisseurs pour chaussures et attelles orthopédiques. Ce plastique peut être décomposé par les levures. Plus de 90% des films, et 40% des mousses constituées de ce matériau peuvent être dégradés en 15 jours.
- PBS est une résine produite à partir de combustibles fossiles ou peut également être biosourcée selon Succinity (p. 1, 5). Il peut être combiné avec d’autres polymères ou fibres biosourcés comme le jute pour améliorer sa qualité. Le PBS est utilisé pour fabriquer des emballages alimentaires, des articles de service, des feuilles de paillis agricole, des pots de fleurs, des produits d'hygiène comme des couches et des filets de pêche.
- PVOH est une résine qui peut être utilisée pour fabriquer des films d'emballage pouvant remplacer le LDPE et le HDPE. Ses autres applications importantes sont les revêtements et les additifs pour la production de papier et de carton, selon le Food Packaging Forum.
Les quatre plastiques à base de combustibles fossiles se biodégradent en trois mois dans le compostage industriel, en un an dans le compostage domestique et en un à deux ans dans le sol/décharges selon InnProBio (p. 4).
Recyclage et compostage
Les propriétés des différents plastiques biodégradables doivent être gardées à l'esprit pour les traiter à la fin de leur cycle de vie, prévient l'Environmental Protection Agency (EPA).
- EPA explique que les plastiques biodégradables ne doivent pas être ajoutés aux bacs qui recyclent les plastiques conventionnels car ils sont fabriqués à partir de matériaux différents. Cela est vrai à la fois pour les types de combustibles biosourcés et fossiles.
- Même si les plastiques sont étiquetés comme biodégradables et compostables, beaucoup d'entre eux ne peuvent se dégrader que dans les conditions disponibles dans les installations de compostage commerciales; contactez les agences de recyclage locales pour obtenir des informations sur l’usine de compostage la plus proche. Il n’y avait que 200 établissements de ce type aux États-Unis en 2017, ce type de centres doit donc être augmenté.
- Confirmez que les sacs sont compostables à la maison en suivant les instructions du produit avant de les ajouter aux bacs de compostage.
- La récupération des matériaux des plastiques biodégradables n'est pas possible par le biais du recyclage, en raison du manque d'installations.
Une ségrégation, une collecte et une dégradation efficaces sont nécessaires pour tirer parti des plastiques biosourcés et biodégradables. En leur absence, la plupart des plastiques biodégradables finissent dans les décharges.
L'avenir des plastiques biodégradables
La nature biodégradable des plastiques ne peut pas résoudre le problème de la pollution plastique s'ils ne sont pas correctement éliminés. Il est également nécessaire que le comportement des consommateurs reste axé sur la réduction de la consommation ou le recyclage du plastique pour bénéficier du passage des plastiques fossiles conventionnels aux plastiques biodégradables.
