100 millions de tonnes de plastiques produites par an.

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2 Introduction 100 millions de tonnes de plastiques produites par an. Problème : se débarrasser des déchets plastiques pour ne plus augmenter les effets néfastes sur l environnement. Objectif des chercheurs : produire des bioplastiques pour remplacer les plastiques pétrochimiques. Les bioplastiques diminuent la dépendance à l égard des combustibles fossiles et des sources d énergie non renouvelable.

3 Cycle d un plastique Plastique non biodégradable Utilisation : Emballages Récipients, Plastique usagé Déchet polluant persistant Ressources Fossiles Recyclage énergie Cycle d un bioplastique

4 Le sucre est la matière première utilisée pour fabriquer le P.L.A.

5 La photosynthèse 6 CO H 2 O lumière chlorophylle C 6H 12 O O 2 Le travail des sucreries consiste à isoler le sucre et à éliminer successivement les autres composants de la plante. Les différentes étapes sont : Réception et lavage des plantes Découpage et extraction Purification Évaporation et cristallisation

6 Biopolymères Polymères biodégradables d origine fossile : Dégradation : scinder le lien ester par hydrolyse enzymatique. Utilisations : films de paillage agricole, pots de plantation et sacs poubelles. Compostables et dégradation rapide. Polymères biodégradables issus de ressources renouvelables = biopolymères. Ne contribuent pas à l augmentation de l effet de serre. Problème : besoin de beaucoup d énergie.

7 Ils peuvent être classés en différents groupes : Biopolymères d origine naturelle : produits ou synthétisés par les êtres vivants : animaux, végétaux et micro-organismes. Biopolymères d origine artificielle : obtenus par des procédés industriels de synthèse. Biopolymères d origine composite : plus performants et bénéficient des avantages des différents matériaux utilisés.

8 Avantages et inconvénients des biopolymères Avantages : - pas d impact néfaste sur l environnement - compatibilité avec le processus de compostage - matières 1 ères toujours disponibles - évite toutes les taxes environnementales Inconvénients : - prix élevés (cause: recherche, faible volume de production) - propriétés pas assez satisfaisantes comparées à celles de leurs homologues pétrochimiques - nécessité d un changement de mentalité des consommateurs

9 Le P.L.A. et ses différentes étapes du cycle 1 ère Étape: Fermentation lactique GLUCOSE + bactérie Acide lactique + biomasse COOH fonction carboxylique C 6 H 12 O 6 2 HO - C - H fonction alcool CH 3 - anaérobie - 45 C- 50 C on obtient 2 acides lactiques : stéréo-isomères. La présence de ces isomères est due à l asymétrie de l atome de carbone.

10 2 ème étape: prépolymérisation Avant d obtenir le lactide, il faut un produit intermédiaire «le prépolymère» de l acide lactique. 3 ème étape: cyclisation Ce prépolymère doit être cyclisé. Le lactide ou 3,6-diméthyl-1,4dioxane-2,5-dion est ainsi obtenu : H O 135 C/6h H O O 2 H 3 C - C - C H 3 C CH 3 OH OH 2 H 2 O O O H 3,6-diméthyl-1,4dioxane-2,5-dion

11 O O H O H H 3 C O CH 3 H 3 C O CH 3 H O H O O L lactide D lactide O H O CH 3 MESO-lactide H 3 C O H O

12 4 ème étape: purification Le lactide sous forme cyclique doit être polymérisé mais avant cette réaction, la méthode utilisée ci-dessus pour fabriquer le lactide, ne donne qu un produit brut contaminé d impuretés qui affectent une polymérisation. 5 ème étape: polymérisation Il faut polymériser le lactide par un procédé qu on appelle «ouverture des cycles». Polymérisation : réaction qui enchaîne des molécules de faible masse moléculaire pour en faire des composés de masse moléculaire élevée. Il est possible de faire varier le poids moléculaire du produit désiré, en modifiant certains facteurs de la réaction : la température, le temps de réaction, Propriétés mécaniques du P.L.A. : dépendantes de la masse moléculaire.

13 Autres propriétés du P.L.A. : - résistant aux huiles, aux graisses et à l humidité. - repousse les odeurs et évite toute condensation. - résiste à beaucoup de solvants et est stable sous les rayons ultraviolets. - possède des propriétés anti-microbiennes.

14 Propriétés physiques 1. Résistance à la chaleur P.L.A. moins résistant à la chaleur que son homologue pétrochimique applications restreintes. Point de transition vitreuse (déformation) : 60 degrés Celsius t de fusion : 160 degrés Celsius. Plastique des caisses de supermarché: point de transition négative pour que celui-ci, à température ambiante devienne malléable.

15 2. Finition du P.L.A. extrudeuse 3. Résistance à la traction 4. Résistance à l impact Calcul de l énergie utilisée pour casser le P.L.A.

16 Que deviennent les matières plastiques après leur utilisation? Ces plastiques pétrochimiques sont brûlés. Produits de combustion toxiques pour l homme Pollution de l atmosphère: - effet de serre - pluies acides Solution : utilisation de plastiques biodégradables. Biodégradation du P.L.A. Biodégradabilité : capacité d un matériau à être dégradé par une attaque microbienne, pour simplifier progressivement sa structure et finalement se convertir facilement en eau, CO 2 et/ou CH 4 et une nouvelle biomasse non toxique pour l environnement.

17 Le processus de biodégradation: 1 ère phase: Détérioration du produit désintégration Les micro-organismes ou d autres êtres vivants interviennent aussi dans la fragmentation du produit biofragmentation. 2 ème phase: Attaque du matériau par les micro-organismes qui vont, grâce à leurs enzymes, le transformer en métabolites qui seront ensuite assimilés dans les cellules. bioassimilation. Résultat final: minéralisation qui correspond à la production de CO 2 et de H 2 O s il y a présence d oxygène ou de CH 4 et de H 2 O sans présence d oxygène.

18 18 mois

19 Test de biodégradabilité du P.L.A. Après la création du produit, 3 vérifications s imposent: - absence de métaux lourds % biodégradable - non toxique pour l environnement

20 Caractéristiques d un plastique biodégradable: Mêmes fonctions que le plastique synthétique durant le temps d utilisation (résistance,perméabilité,thermoplasticité). Dégradation se fait sous l action de micro-organismes vivants. Fraction organique du matériau se dégrade complètement pendant le procédé de compostage et aussi rapidement que des matériaux de référence tels que le papier ou les déchets verts. Toute partie inorganique du matériau déchet non visible dans le compost et pas d accumulation dans le sol à des concentrations dommageables. Composants organiques biodégradables.

21 Le P.L.A. à quoi ça sert? Applications chirurgicales Enrobages comestibles Emballages alimentaires

22 Objets à usage unique Objets mis en terre ou déchets ménagers