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Coordination du projet : Patrick Dabert - UR OPAALE

Les partenaires du projet : Equipe Nano-Biogéochimie de l’UMR Géoscience de l’université de Rennes 1 - A-C. Pierson Wickmann, pour les aspects de dégradation abiotique des matériaux et UMR IATE d’INRAE et Université de Montpellier - N. Gontard, L. Chatellard et V. Guillard, pour leurs compétences en formulation et conception d’emballages alimentaires en plastiques biosourcés biodégradables.

Le projet débute en 2022 pour 4 ans.

Le projet BioCyPlast

Comment rendre les plastiques biodégradables vraiment biodégradables ?

La plupart des plastiques dits « biodégradables » ne se dégradent pas totalement dans les filières de gestion des biodéchets et dans l’environnement naturel. Pour valoriser au mieux les biodéchets dès 2023, il faut développer des contenants capables de se dégrader en conditions de compostage et de méthanisation, sans risque pour l’environnement. Le développement de tels matériaux nécessite de mieux comprendre leurs mécanismes de dégradation dès leur conception.

Comprendre aujourd’hui pour mieux concevoir demain

Les plastiques sont devenus une source de pollution majeure qui provient des rejets directs dans l'environnement (films agricoles, eaux usées) et des fuites des systèmes de gestion des déchets. Parmi eux, les sacs plastiques, les films et les emballages alimentaires sont difficiles à trier et à recycler. Souillés et abîmés, ils finissent leur vie « au mieux » en incinération, « au pire » en décharge ou dans l'environnement où ils génèrent des micro- et nanoplastiques (MNP) et représentent une menace majeure pour l'environnement et la santé. En Europe, 23 millions de tonnes d'emballages plastiques sont jetées chaque année, la plupart après une seule et très courte utilisation. Environ 32 % s'échappent des systèmes de collecte et de tri et finissent dans le sol et les océans.

Pour limiter cette pollution, des plastiques biodégradables ont été développés qui peuvent être rejetés avec les déchets organiques pour finir leur vie en conditions de compostage. L'exemple bien connu est le sac plastique compostable à base d'amidon utilisé pour la collecte sélective des déchets alimentaires. Cependant, deux inconvénients subsistent :

1. certains de ces plastiques contiennent toujours une fraction de matière non biodégradable ;
2. d'autres ne se dégradent pas du tout en méthanisation. Cela conduit les gestionnaires de déchets à signaler une dégradation incomplète des « plastiques biodégradables » lors de la digestion anaérobie et même parfois du compostage.

Pour améliorer la valorisation des biodéchets et des plastiques, il faut développer des matériaux qui se dégradent complètement lors de la gestion des biodéchets, quel que soit le système. Cependant, les règles reliant la formulation des matériaux à leur biodégradation sont encore mal connues, surtout en anaérobie. Nous faisons l'hypothèse que la conception de tels matériaux nécessite : 

• de déterminer les paramètres clés (physiques, chimiques et microbiologiques) responsables de leur dégradation dans les conditions de gestion des biodéchets ;
• inclure ces paramètres dans des modèles d'éco-conception où la fin de vie devient une propriété intrinsèque des matériaux, en reconnaissant qu'il faudra peut être également adapter les filières de gestion des déchets.

La stratégie du projet est basée sur

• la sélection de matériaux biodégradables commerciaux et construction de matériaux sur mesure (avec différentes formulations, structures, tailles, cristallinités...) dédiés à l'étude de leur dégradation
• le suivi expérimental de leur devenir dans des conditions contrôlées de compostage et de digestion anaérobie
• le développement d'outils pour suivre les mécanismes de colonisation et de dégradation des plastiques jusqu'à la génération des MNPs
• l'intégration de toutes ces données dans des approches de modélisation prédictive pour anticiper l'empreinte écologique des plastiques biodégradables, de la conception des matériaux aux systèmes de gestion des biodéchets

Ces résultats nous permettront de fournir des données et des recommandations pour les futures ACV et l'éco conception des matériaux mais aussi pour la gestion des biodéchets.

Par ailleurs, comprendre la colonisation des matériaux et isoler les souches microbiennes d'intérêt ouvrira la voie à la caractérisation d'enzymes qui pourraient être utilisées pour le prétraitement des matériaux ou la dépolymérisation des plastiques pour le recyclage. 

Fig. - la mesure laser de la taille des nanoplastiques (2528).