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Le bioplastique de demain sera-t-il produit par des herbes ?

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Pour réduire son coût de production du bioplastique, l'entreprise américaine Metabolix a développé une solution originale : faire produire du poly-3-hydroxybutyrate (ou PHB) par des plantes en plein champ. Les tests sont concluants, mais des améliorations sont encore requises avant tout développement industriel.

Depuis 2006, le panic érigé est considéré par le gouvernement américain comme une source possible d'agrocarburant. Visiblement, il pourrait également devenir une source de bioplastique. La plante peut atteindre 1,8 à 2,2 m de haut. © Matt Lavin, Flickr, cc by sa 2.0

Malgré les nombreux services qu'il nous procure, il faut se rendre à l'évidence : le plastique est de plus en plus problématique. En effet, il est majoritairement produit à partir de dérivés du pétrole, ce qui le rend non biodégradable. Les déchets plastiques tendent à s'accumuler dans l'environnement, comme en témoigne l'existence de la « grande plaque d'ordures du Pacifique » dont la surface atteignait 3,43 millions de km2 voilà tout juste un an. Inutile d'aller aussi loin pour observer cette pollution, car elle affecte également la Méditerranée et le lac Léman.

Pour lutter contre ce fléau, l'une des solutions envisagées consiste à développer de nouvelles filières de production de polyesters biodégradables, tels les polyhydroxyalcanoates (PHA). La société Metabolix (Cambridge, États-Unis) exploite par exemple une bactérie issue du sol, qui produit naturellement du poly-3-hydroxybutyrate (PHB), un membre de la famille des PHA. Dix années de recherche ont été nécessaires pour modifier génétiquement le métabolisme de ce micro-organisme, et ainsi parvenir à développer une filière de production rentable. Mais le coût de ce bioplastique reste élevé car les bactéries sont produites dans des fermenteurs énergivores, où elles se nourrissent de sucres issus de la dégradation de végétaux.

Depuis quelques années, Metabolix développe, sous l'impulsion d'Oliver Peoples, une nouvelle piste qui pourrait réduire de moitié le coût de fabrication du polyester : faire produire le PHB par des plantes ayant reçu les gènes adéquats. Le défi est de taille, car le travail d'optimisation génétique de ces organismes est plus ardu que chez une bactérie, en raison de la complexité du génome des végétaux et de leur faible vitesse de croissance. Cependant, les tests menés sur le panic érigé (Panicum virgatum), une plante herbacée de la famille des graminées, se révèlent concluants. 

Ce phoque s'est trouvé un collier original mais qui va l’handicaper pendant la chasse aux poissons. Cette parure de plastique finira par se déchirer et se détacher. Puis, elle se transformera en minuscules particules qui pourront être ingérées par de multiples organismes marins. © British Antartic Survey

Une biomasse utilisable pour produire de l’électricité

L'utilisation de plantes confère plusieurs avantages à cette nouvelle voie de production de bioplastique. Premièrement, le polymère peut être produit à grande échelle en culture. Deuxièmement, une fois débarrassés des PHB, les débris végétaux peuvent être employés à d'autres fins, par exemple pour alimenter des installations électriques exploitant la biomasse. Ces deux facteurs expliquent en partie la baisse du coût des molécules. Cependant, elles ne seront pas produites à grande échelle de sitôt, car les procédés industriels restent à mettre au point, tandis que le panic doit encore être amélioré.

En 2008, le rendement de production en PHB atteignait 1,2 % du poids d'une plante. Ce chiffre est monté à 2,3 % en 2012 (et jusqu'à 7 % dans les feuilles), mais Metabolix estime qu'il faudrait arriver à 10 % pour assurer une rentabilité à la filière. Ainsi, les efforts de recherche se poursuivent (sur le panic érigé, mais aussi sur la canne à sucre ou le lin bâtard). En parallèle, les ingénieurs tentent de trouver le meilleur solvant, permettant une extraction efficace du PHB. Enfin, s'ils arrivaient à développer une méthode dite thermique, ils pourraient convertir efficacement les molécules de polyester en acide crotonique, afin de stocker leur production.

Lorsqu'elle sera fonctionnelle, cette avancée pourrait rendre l'utilisation des bioplastiques économiquement plus avantageuse qu'elle ne l'est pour le moment, ce qui pousserait probablement des industriels à les utiliser à plus large échelle.

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