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Les bioplastiques sont-ils si fantastiques ?

Peut-on transformer nos déchets en bioplastiques ?

Recherche pure par Richard Robert, éditeur du site Telos
Le 2 février 2021 |
3 mins de lecture

Avec

Grégory Nocton
Grégory Nocton
chercheur CNRS en chimie de synthèse et professeur à l'École polytechnique (IP Paris)
Grégory Danoun
Grégory Danoun
chercheur CNRS en chimie de synthèse et professeur à l'École polytechnique (IP Paris)
En bref
  • Grégory Nocton et Grégory Danoun, chercheurs en chimie de synthèse, travaillent sur de nouveaux procédés pour produire des polymères à partir de déchets.
  • Ils peuvent trouver des briques élémentaires dans presque n’importe quelle matière. Leur objectif est donc de développer des procédés de synthèse optimaux pour produire ces nouveaux matériaux.
  • Ils ont choisi les déchets car ils offrent une ressource durable qui n’entre pas en compétition avec d’autres procédés.
  • Le but : trouver des solutions variées afin de ne pas se retrouver prisonnier d’une seule option comme cela a été le cas le pétrole.

La disponi­bil­ité du pét­role au XXe siè­cle a con­duit la chimie organique à con­cen­tr­er son atten­tion sur une seule source. L’essor des pro­duits « bio-sour­cés » amène à élargir le champ des recherch­es sus­cep­ti­bles d’avoir un impact indus­triel. Gré­go­ry Noc­ton (Insti­tut Poly­tech­nique de Paris) et Gré­go­ry Danoun (CNRS), chercheurs en chimie de syn­thèse, se tour­nent vers les déchets.

Vos travaux con­sis­tent en la déf­i­ni­tion de nou­velles méth­odes de syn­thèse pour la chimie, à par­tir de matières pre­mières comme les déchets. Quelles sont les dif­férences avec le pétrole ?

Gré­go­ry Noc­ton. Si vous posez la ques­tion à un indus­triel, il vous répon­dra en citant d’abord la disponi­bil­ité du pét­role, son car­ac­tère homogène, la flu­id­ité du matéri­au et de ses dérivés. Mais pour nous, chimistes, la réponse réside surtout dans la sim­plic­ité des pro­duits pétroliers, rap­portée à la com­plex­ité de matières pre­mières comme les déchets ali­men­taires, les déchets de bois, ou les embal­lages plas­tiques usagés. On trou­ve, dans ces matéri­aux, des molécules rad­i­cale­ment différentes. 

Gré­go­ry Danoun. Du point de vue de la chimie, on maîtrise par­faite­ment la fab­ri­ca­tion des polymères à par­tir de la pétrochimie, ce qui en fait un domaine de recherche fon­da­men­tale peu stim­u­lant. Mais avec les nou­velles matières pre­mières comme des déchets, ce ne sont pas les mêmes réac­tions, ni la même façon de tra­vailler et cela devient passionnant ! 

Vous cherchez donc des pistes pour pro­duire des polymères à par­tir de déchets. Com­ment vous y prenez-vous ? 

GN. Le chimiste, en principe, peut retrou­ver les briques élé­men­taires dans n’importe quelle matière. Ensuite, nous pou­vons s’en servir comme matière pre­mière. A par­tir de nou­velles matières pre­mières, comme des déchets, nous isolons de nou­velles briques. Celles-ci per­me­t­tront ensuite de syn­thé­tis­er des nou­veaux polymères avec d’autres pro­priétés intéressantes. 

GD. Nous avons des pistes de recherche car ces champs sont déjà explorés par les biol­o­gistes et micro­bi­ol­o­gistes qui utilisent des bac­téries ou des enzymes autour de proces­sus comme la fer­men­ta­tion. Le chimiste est ici un acteur impor­tant. Son rôle est de com­pren­dre la façon dont les dif­férentes molécules d’un déchet génèrent des réac­tions. Que ces réac­tions soient nom­breuses ajoute de l’intérêt !

Dans les déchets de bois par exem­ple, on trou­ve de la lig­nine, un polymère naturel. On la retrou­ve dans les déchets de céréales et de papi­er. Les déchets ali­men­taires offrent égale­ment un réper­toire fan­tas­tique de molécules, avec des acides, des acides gras… 

Pour obtenir des molécules utiles on casse par exem­ple les acides car­boxyliques. On obtient des briques élé­men­taires et de l’hydrogène. Cela ouvre sur de la pro­duc­tion d’hydrogène – nous venons de faire financer un pro­jet sur ce sujet qui est en train de devenir stratégique – et les briques élé­men­taires peu­vent être util­isées elles aussi.

Comme alter­na­tive au pét­role, pourquoi les déchets plutôt que, par exem­ple, l’amidon ou le sucre ?

GN. Il y a deux répons­es. La pre­mière c’est que l’amidon et le sucre sont déjà très « main­stream ». La R&D indus­trielle s’est emparée du sujet, et si l’on cherche la nou­veauté il faut aller sur des prob­lèmes plus complexes. 

La deux­ième c’est que l’amidon, issu prin­ci­pale­ment du maïs, demande beau­coup d’eau. Si on fait du téréph­ta­late d’éthylène, (en anglais poly­eth­yl­ene tereph­tha­late, PET) de maïs, vu sa demande mon­di­ale pour les bouteilles en plas­tique, on aura vite un prob­lème de ressources, sans par­ler de la com­péti­tion avec l’alimentation. Il est plus por­teur d’explorer des ressources qui res­teront struc­turelle­ment disponibles.

Qu’est-ce qu’on peut atten­dre à l’avenir de ce domaine ?

GD. Le développe­ment de nou­velles méth­odes pour obtenir ces briques élé­men­taires est un champ pas­sion­nant, qui pro­gresse très vite. Un des domaines les plus intéres­sants, depuis une dizaine d’années, est par exem­ple la pho­tochimie : on com­bine de nom­breux process, grâce à la lumière. On développe des réac­tions, on essaie de trou­ver de nou­veaux catal­y­seurs mul­ti­fonc­tion­nels, ou au con­traire spé­ci­fiques, qui visent une molécule dans l’ensemble des déchets (de la même façon qu’en biolo­gie il existe des enzymes spécifiques).

GN. L’enjeu aujourd’hui est de dévelop­per un large pan­el de dif­férentes méth­odes, et de lever les ver­rous sci­en­tifiques. La diver­si­fi­ca­tion des sources de matières pre­mières per­met une pro­duc­tion plus durable. Notre mis­sion, c’est d’explorer et de trou­ver tout ce qui est pos­si­ble. Si on fait du spé­ci­fique, on risque de recom­mencer comme avec le pét­role. Si on avait fait ça il y a cent ans, le monde aurait un autre visage !