Méthanisation de plastiques biodégradables: propriétés des matériaux et communautés microbiennes

Méthanisation, biodéchets, PHBV, PBAT, bioplastiques, mécanismes de biodégradation

Résumé :

Les plastiques biodégradables représentent une alternative, plus respectueuse de l’environnement, aux plastiques conventionnels dont la production mondiale devrait atteindre 600 millions de tonnes par an en 2030. Bien que leur biodégradabilité soit de mieux en mieux documentée, les mécanismes de leur biodégradation demeurent flous, particulièrement en conditions anaérobies. Cette thèse vise à analyser les facteurs biotiques et abiotiques de la digestion anaérobie de plastiques biodégradables.

Dans un premier temps, la biodégradabilité de l'acide poly(lactique) (PLA), du 3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalérate (PHBV) et du Mater-bi^®, est évaluée lors de tests biologiques de production de méthane en conditions mésophiles et thermophiles. La biodégradabilité du PLA augmente avec la température, de 17% à 38°C à 84% à 55°C. Le PHBV et ses composites en PHBV/Cellulose affichent 100% de biodégradabilité en 60 jours, quelle que soit la température. La présence de cellulose accélère la dégradation. L’analyse des matériaux suggère une attaque en surface lors des 20 premiers jours de digestion, suivie d'une dégradation dans la masse. Celle des communautés microbiennes suggère un enrichissement en Thiopseudomonas, Clostridium sensu stricto et Treponema. La digestion du Mater-bi^®, et de son composant majoritaire, le polybutylène adipate téréphtalate (PBAT), est quasi inexistante en conditions mésophiles (3% en 44 jours). Elle peut être augmentée à 37% et 13% par 48h de prétraitement thermo-alcalin (NaOH à 1 ou 2,5 mol.L^-1). Les résultats obtenus nous éclairent sur les contraintes à appliquer pour la dégradation effective des plastiques biodégradables dans les procédés anaérobies de valorisation des déchets.