Les matières plastiques sont des matières organiques obtenues en incorporant divers composés à une "résine" de base, afin d'améliorer ses caractéristiques. Ces résines, à la base des matières plastiques, sont des polymères.
Le plastique, une invention humaine
Il n'existe pas de matières plastiques "naturelles" : elles sont toutes fabriquées par l'homme. En revanche, il existe des polymères naturels : cellulose, amidon, protéines. Actuellement, la majorité des polymères artificiels utilisés sont fabriqués à partir de produits pétroliers.
A l'origine, le plastique a été développé selon différents critères : coût faible, solidité, flexibilité, résistance à l'action des micro-organismes. Les plastiques les plus communs sont le polyéthylène (PE) pour les flacons et les sacs ; le polypropylène (PP) pour les films et godets ; le polystyrène (PS) pour les barquettes ; le polychlorure de vinyle (PVC) et le polyéthylène téréphtalate (PET) pour les bouteilles.
Ces polymères sont intéressants pour une utilisation à long terme, mais pas à court terme. En effet, les produits conventionnels de polyéthylène par exemple, peuvent mettre plus de 100 ans à être dégradés.
De plus, la production de plastique nécessite l'utilisation d'un grand nombre de produits chimiques et d'énergie. Elle génère aussi des gaz et produits toxiques qui posent différents problèmes tels que la dépollution de ces gaz avant de les rejeter dans l'atmosphère ou la dégradation des composés dans les décharges.
Enfin, l'action des micro-organismes prend du temps pour dégrader certains plastiques. Ce qui peut entrainer la formation de composés toxiques, capables de tuer la flore microbienne, nécessaire à la dégradation des autres produits dans les décharges.
Du plastique biodégradable
Dès 1974, il a été démontré que certains polymères étaient rapidement dégradés dans des sols contenant un grand nombre de micro-organismes.
L'un des premiers développés a été le polyester poly(e-caprolactone) (PCL). Ce polymère et les polymères associés possèdent des qualités de résistance à l'eau. Ils peuvent être mélangés pour former des structures comme les films plastiques, les bouteilles et autres formes variées, et dotés des qualités souhaitées pour un plastique, tout en étant biodégradables.
Depuis quelques années, en raison de la prise de conscience de l'impact négatif des déchets plastiques sur l'environnement, on constate un intérêt croissant pour le développement de ces nouveaux types de plastiques biodégradables.
Parmi les plastiques existants, les polymères de la famille des polyhydroxyalcanoates (PHA) sont produits sous formes de granules, par plus de 200 bactéries qui les utilisent comme source de carbone et d'énergie. Pour l'industrie, ces PHA possèdent des qualités fort intéressantes : ils peuvent remplacer le plastique dérivé du pétrole tout en étant entièrement biodégradables.
Explications
Les caractéristiques mécaniques de ces polymères dépendent de la structure chimique des monomères qui les composent.
De manière générale, les PHA dont les monomères possèdent de courtes chaînes carbonées sont plutôt rigides. Tandis que ceux qui comportent des monomères à chaîne moyenne ont une consistance plus souple.
Ainsi, la bactérie "Alcaligenes eutrophus" permet de produire aujourd’hui des centaines de tonnes d'un plastique commercialisé sous l'appellation Biopol. Mais, même si les bactéries arrivent à produire (par fermentation) des quantités de PHA représentant jusqu'à 80-90 % de leur poids sec, le coût de production de ce plastique biodégradable demeure élevé (5 à 15 fois plus cher que les plastiques dérivés du pétrole).
Vers un plastique naturel
Grâce au génie génétique, les plantes peuvent être utilisées comme des usines biologiques pour la synthèse de nouvelles molécules, qu'elles n'accumulent pas naturellement. Elles pourraient donc remplacer avantageusement la fermentation bactérienne et réduire ainsi les coûts de production du PHA.
Des résultats encourageants ont déjà été obtenus pour la production du PHA à courtes chaînes. D'abord chez la plante modèle "Arabidopsis thaliana", puis chez le colza par transfert des gènes bactériens impliqués dans la biosynthèse du polymère. Ces plantes transgéniques accumulent des quantités de polymère utiles pour l'industrie (8 à 14 % de leur poids sec).
Récemment, du PHA à chaînes moyennes a été aussi produit chez Arabidopsis, mais le taux d'accumulation du polymère demeure encore trop bas (0.4 % du poids sec).
En résumé, la production de polymères par les plantes transgéniques est encore au stade expérimental en raison de ses faibles rendements. Les recherches en cours devraient permettre d'améliorer et d'augmenter cette production. Ce plastique naturel, issu de ressources agricoles renouvelables, sera totalement biodégradable.
