Matériaux durables et biosourcés pour les emballages alimentaires
En 2020, la production mondiale de plastique était estimée à 367 millions de tonnes métriques — une légère baisse de 0,3 % par rapport à 2019. En Europe, la production de plastique a presque atteint 55 millions de tonnes. Seulement 1 % de ces plastiques nouvellement fabriqués sont biosourcés.
Les chiffres continuent d’être choquants. Les taux de recyclage de ce matériau miracle, connu pour sa durabilité et son faible coût, sont assez faibles dans l’UE. Environ 70 % du plastique est utilisé une seule fois. Une fois éliminé, il se décompose en particules plus petites qui mettent des siècles à se décomposer, ce qui constitue une menace pour la vie marine et la santé humaine.
Le gaspillage alimentaire a une seconde vie
L’acide polylactique (PLA) et le polyhydroxybutyrate (PHB) sont des matériaux biodégradables couramment étudiés dans les applications d’emballage alimentaire. Cependant, malgré leur potentiel, ils sont onéreux, cassants et présentent une faible stabilité thermique.
C’est là que le projet NEWPACK, financé par l’UE, a eu un impact. «L’objectif clé de NEWPACK était de développer au moins deux matériaux biosourcés plus durables et démontrant de meilleures performances par rapport à l’état actuel de la technique pour une utilisation dans les emballages alimentaires. Le but du jeu pour le projet consistait à produire des mélanges de PLA et de PHB, le PLA provenant de sources commerciales et le PHB de déchets agroalimentaires», fait observer Niina Halonen, coordinatrice du projet.
La percée de NEWPACK a consisté à trouver des bactéries qui produisent du PHB dans des déchets agroalimentaires, comme les épluchures de pommes de terre. Le processus est assez simple: les bactéries mangent les sucres extraits des pelures de pommes de terre excrétant du PHB.
Le mélange est un moyen simple et peu coûteux d’ajuster les propriétés du PLA et du PHB. Cependant, il s’agit d’un processus énergivore car il implique la fusion des polymères mélangés. Pour aller plus loin, les partenaires du projet ont expérimenté l’ajout d’additifs, en l’occurrence la nanocellulose et la nanochitine, pour améliorer la stabilité mécanique et thermique des mélanges PLA-PHB. Bien qu’utilisés en petites quantités, ces deux additifs ont renforcé les propriétés des matériaux sans affecter leurs propriétés optiques. La nanochitine est dérivée de la chitine commerciale qui est abondante. Des extraits naturels ont également été ajoutés au mélange pour renforcer les propriétés antioxydantes et antibactériennes.
La gestion des déchets plastiques: une aubaine ou un fardeau environnemental?
Les matériaux nouvellement développés ont démontré des performances comparables aux polymères conventionnels utilisés dans les emballages alimentaires, éliminant l’utilisation de matières premières fossiles et toute préoccupation concernant la pollution microplastique. Les mélanges PLA-PHB pourraient-ils être utilisés comme éléments de base des plastiques omniprésents?
Le prix de vente élevé et les grandes quantités d’énergie nécessaires à leur production désavantagent considérablement ces matériaux biodégradables par rapport aux plastiques traditionnels. Des travaux supplémentaires sont encore nécessaires pour résoudre ces problèmes. «La charge environnementale pourrait être encore réduite si l’énergie provient de sources renouvelables», fait remarquer Niina Halonen.
La réalisation d’une analyse d’évaluation du cycle de vie offre un moyen systématique de déterminer les impacts environnementaux potentiels des matériaux. «Bien que le concept de matériaux biodégradables semble durable sur le papier, il est très important d’effectuer une analyse des points chauds pour déterminer les aspects négatifs et améliorer la véritable durabilité des matériaux», explique Niina Halonen. «Fournir des informations objectives sur les matériaux dès le début permet d’éviter tout écoblanchiment qui pourrait affecter négativement la perception des consommateurs des nouveaux produits.»
Source : Development of new Competitive and Sustainable Bio-Based Plastics - Résultats de la recherche de l'UE