Matière plastique végétale

A) Définition de la matière plastique végétale et son but

L'épuisement des ressources pétrolières (charbon, pétrole et gaz naturel), la lutte contre l'augmentation des gaz à effet de serre provoquant le réchauffement climatique * et la préservation de l'environnement incitent à la recherche de nouveaux moyens pour remplacer la matière plastique. Ainsi, dans le domaine de la matière plastique, se développe depuis les années 2000, une nouvelle forme de matière plastique issue de sources renouvelables (végétale, animale … ) : La Matière Plastique Végétale ; une solution sérieuse aux enjeux économiques, sociaux et environnementaux de notre époque. La matière plastique végétale apparaît néanmoins comme un concurrent direct au recyclage *.

Qu'est-ce qu'une matière plastique végétale ?

Les matières plastiques végétales, sont des matières plastiques d'origine végétales et 100 % biodégradables*.

D'ORIGINES VÉGÉTALES : Les matières plastiques végétales sont des matériaux biosourcés ou encore renouvelables, fabriqués en partie ou en totalité à partir de matières végétales tel que le blé, le maïs, la pomme de terre, ou encore la canne à sucre (sous forme d'amidon ou de fécule). Ils contiennent au minimum 40 % de matières d'origines végétales. Ainsi, ils représentent un avantage car ils sont issus de matières premières * qui se renouvellent chaque année au rythme des récoltes, contrairement aux ressources pétrolières qui diminuent au fur et à mesure de leurs exploitations.

D'ORIGINES BIODÉGRADABLES :Les matières plastiques végétales ont la propriété d’être biodégradable. Ce qui signifie que des micro-organismes* peuvent les décomposer naturellement en matières organiques dans des conditions de température humide et d'oxygénation adéquate. Sans micro-organismes une matière plastique végétale n'est donc pas dégradée ce qui nous montre alors qu'un biodégradable possède une longue durée de vie.

D'ORIGINES COMPOSTABLES : Comme les matières plastiques végétales sont biodégradables, elles sont donc aussi compostables *.                                                                  

Quelles sont les différents types de matières plastiques végétales ?

Les matières plastiques biodégradables : ces matières peuvent être issues de ressources renouvelables* ou non renouvelables*.

• Les matières plastiques à base de matières plastiques renouvelables : les produits fabriqués avec ces matières premières peuvent être biodégradables ou non biodégradables.

Ainsi, les deux types de matières plastiques végétales sont d'origine végétales, biodégradables et compostables.

En conclusion, contrairement à la matière plastique normale, la matière plastique végétale est produite à partir de matières végétales et non de carbones fossiles. Elle est dès lors d'origine renouvelable, biodégradable et compostable. La matière plastique végétale réduit fortement les émissions de gaz à effet de serre ( 68 % de gaz à effet de serre en moins par rapport aux matières plastiques à base de combustible fossile), elle économise ainsi les ressources pétrolières et réduit aussi considérablement la diffusion de déchets dangereux dans les milieux naturels.

B) Composition de la matière plastique végétale

La matière plastique végétale est réalisée à partir de la synthèse* d'éléments organiques, c'est-à-dire renouvelables, généralement d'origine végétale contrairement à une matière plastique traditionnelle fait à partir de carbone fossile.

La matière plastique végétale offre d’ailleurs les mêmes caractéristiques et propriétés que le plastique conventionnel. Un sac bio est extérieurement identique à un sac plastique traditionnel.

Il est dès lors 100% biodégradables, issu de ressources renouvelables, ainsi les matières plastiques végétales entrent peu à peu dans notre quotidien.

Comment sont fabriquées les matières plastiques végétales ? Quelles sont les différentes étapes ?

La fabrication d'une matière plastique végétale est réalisée en 6 étapes :

1 : Le cycle de production des matières plastiques végétales débute dans les champs avec les agriculteurs. Les matières plastiques végétales, sont fabriquées à partir de céréales ou par exemple dans le cas de la pomme de terre : des matières premières végétales et renouvelables. Les matières premières, sont sélectionnées selon les nombreux avantages qu'ils offrent dans la fabrication de matière plastique végétale de par leurs caractéristiques (variétés diverses, durabilité, etc).

2 : Ensuite, ce sont les amidonniers* et féculiers* qui interviennent. Pour cela, ils extraient l'amidon des graines de céréales. Amidon, également appelé fécule*, qui sera l'élément de base de la production des matières plastiques végétales. Schématiquement, l’amidon peut être représenté par un long collier de perles dans lequel chaque perle est une molécule de glucose*(C₆H₁₂O₆), aussi appelé chaîne de polymère ou encore granulé.

3 : Ensuite, les fabricants de résine des matières plastiques végétales, réorganisent ce collier de perles en un nouveau collier de perles qui formera la résine de la matière plastique végétale par des procédés industriels. Il existe plusieurs types de résine de la matière plastique végétale : base amidon, PHA, PLA ...

→  Le Polylactique Acide (PLA) et le Polyhydroxyalcanoates (PHA) sont des polymères biologiques, qui sont utilisés principalement par l 'industrie agroalimentaire pour des emballages ou encore dans le domaine médical. Ils permettent de remplacer les emballages polluants (d'origine pétrolière) par des matériaux biodégradables.

4 : Ainsi, les industriels de la plasturgie* transforment les granulés de matières plastiques végétales en objets.                                                                    

Pour cela, les granules de résine sont d’abord chauffés pour pouvoir être transformées selon différents procédés :

• L’extrusion par gonflage : la résine est étirée dans une filière, puis gonflée avec de l’air, la matière plastique végétale se dilate et devient un film (par exemple pour les sacs de caisse).

• L'injection soufflage : la résine* est injectée dans un moule ferme, puis elle est soufflée (par exemple pour les bouteilles);

• Le thermoformage : la résine est transformée en une feuille qui épouse les contours d'un moule à la forme du produit fini (par exemple pour les pots de yaourt);

• L'injection : la résine est injectée dans un moule ferme à la forme de l'objet (par exemple pour les couverts).

5 : Par la suite, les distributeurs de produits proposent des objets en matières plastiques végétales aux consommateurs, dans de nombreux domaines de consommation : emballage, produit à usage unique...

6 : Enfin, une fois utilisés, les objets en matières plastiques végétales 100 % biodégradables, sont destinés au compostage.

Ils sont pour cela identifiés par le logo « OK compost » qui atteste de la possibilité de les composter.

Le compost * obtenu enrichit le sol en matière organique* et sert d’engrais biologique pour l’agriculture. Il favorise ainsi la croissance des végétaux.

Quelles sont les différentes matières premières pour la fabrication d'une matière plastique végétale ?

● Dans certains cas les matières plastiques végétales sont produites directement à partir de plantes entières (céréales) ou de farine.

 ● Dans d'autres cas la matière première est l'amidon extraite de céréales ou de la pomme de terre. Cet amidon est lui-même transformé ( déstructuré puis recomplexé) pour être converti en un matériaux thermoplastiques*.

 ● Enfin une troisième voie par de glucose (produit lui-même dérivé de l'amidon) et fait intervenir la transformation successive, d'abord en acide lactique* (C₃H₆O₃) par fermentation, puis en polylactique acide(C₃H₄O₂)_n.

De quoi est composée une matière plastique végétale ?

 Présentation générale d'un polymère :

Un matériau plastique est composé de molécules appelées polymères* auxquels sont ajoutés différents additifs. Les matières plastiques végétales sont constituées de polymères d’origine totalement ou partiellement renouvelable (sucre, cellulose, amidon...).

Selon les cas, la part de matière renouvelable dans une matière plastique végétale peut représenter une proportion très variable du matériau, aucun seuil minimum n’étant spécifié aujourd’hui pour l’utilisation des dénominations.

Exemple de polymère : L'Acide Polylactique (PLA)

Quels sont les différentes chaînes de polymères ?                       

Deux types de polymères biosourcés sont à distinguer :

Ceux possédant une structure identique à celle des polymères d'origines fossiles et qui présentent alors aussi les mêmes performances techniques (PE et PET issus de la canne à sucre par exemple).

Et ceux ayant une structure innovante, c'est-à-dire différente de celles des polymères pétrochimiques existants et qui possèdent dès lors des propriétés spécifiques permettant de satisfaire de nouvelles fonctionnalités (PLA issu d'amidon par exemple).

LA BOUCLE D'UN PRODUIT POUR LE COMPOSTAGE

Quels sont les différentes matières plastiques végétales déjà réalisées ?

 Exemples de matières plastiques végétales :

Les matières plastiques végétales sont aujourd’hui majoritairement développées dans le secteur des emballages (sacs de caisse, sacs de collecte de déchets fermentescibles, emballages cosmétiques, bouteilles, gobelets et vaisselle à usage unique, films d'emballages,..) et le secteur agricole (films de paillage). Ils commencent à être utilisés également dans la construction automobile (pièces), la téléphonie ou la bureautique.   

Remarque : Souvent de terme "bioplastique" est choisi pour qualifier les matières plastiques à bases de végétaux. Or, l'origine végétale ne signifie pas que le polymère est biodégradable. Ainsi l'utilisation du terme "bioplastique" pour qualifier ces matières plastiques présente un risque de confusion entre l'origine et la fin de vie des plastiques composés de polymères biosourcés. Par conséquent, le terme "matière plastique végétale" est à privilégier.

 C) Les inconvénients

Mais tout n'est pas parfait, car ces matières plastiques végétales possèdent un certain nombre d’inconvénients non négligeables. Inconvénients qui expliquent en partie pourquoi ils sont encore peu présents sur le marché du plastique.

 Le développement

Le développement trop restreint de matières plastiques végétales reste la base du problème. Il se fait principalement dans l'emballage (90 % des activités).

Et ce du fait qu'il y ait encore peu de fabricants de matières plastiques végétales.

Ou encore, car sa mise en œuvre est plus difficile que celle de la matière plastique pétrolière. Difficile, par rapport à sa faible résistance thermique*, qui oblige à travailler dans des conditions opératoires très contrôlées.

Dégradation

Des études ont montré qu'en conditions naturelles ( mélange de sables et d'eaux de mer), au bout d'un an, seulement 20 % de la matière plastique végétale se dégrade et que la biodégradation ne semble pas pouvoir aller au-delà dans sa dégradation.

 Prix :

 Le coût de production d'une matière plastique végétale est aussi un inconvénient majeur.

Ainsi, l’importance de son prix est un des principaux freins à son développement.

Les matières plastiques végétales disponibles sur le marché sont de 20 à 30 % plus chers que les plastiques d'origine pétrochimique.

 L'utilisation d’énergie et de carburant :

On fabrique un produit à base de matières plastiques végétales afin de limiter l'utilisation des ressources non renouvelables mais on finit par en utiliser autant que si l' on produisait une matière plastique à base de pétrole.

Lors de sa fabrication, un produit en matière plastique végétale demande une plus grande quantité d'énergie.

Ainsi, pour augmenter la rentabilité de sa production, certaines entreprises utilisent des combustibles fossiles tel que le pétrole ou encore des dérivés comme source d'énergie.

• Il s'agit notamment de l'énergie nécessaire aux machines agricoles ainsi qu’à l’irrigation des cultures, de la production d'engrais et de pesticides, du transport des produits végétaux aux usines de transformations, de la transformation des matières premières et finalement, de la production des matières plastiques végétales.
• Les matières plastiques végétales, sont soumises aux mêmes problèmes que les matières plastiques normales du côté des matières premières. Car il faut beaucoup de plantes pour peu de produits.

 Environnement :

Bien qu'ils soient à l'origine d'une consommation importante de pétrole et d'une émission de gaz à effet de serre*, les plastiques à base de matières plastique végétales posent des problèmes environnementaux lorsqu'ils ne font pas l'objet d'un tri et d'un recyclage soignés. Comme par exemple, des bouteilles qui s'accumulent dans des milieux insolites ( les buissons, les plages, etc...).