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POLYMÈRE BIODÉGRADABLE : DÉFINITION ET PROPRIÉTÉS

Polymère apte à subir une biodégradation, c’est-à-dire à se décomposer par des organismes vivants, tels que les bactéries, les enzymes, les champignons, les algues, voire les insectes.
Le polymère perd ses propriétés mécaniques et se modifie chimiquement. Suite à des phénomènes physiques, chimiques et biologiques successifs ou concomitants, le matériau est converti en dioxyde de carbone (CO2), en eau (H2O) et/ou en méthane (CH4), en énergie, et éventuellement en de nouvelles molécules organiques et den quelques résidus. Tous ces éléments ne doivent présenter aucun effet dommageable sur le milieu naturel. La propriété de biodégradabilité concerne donc l'étape de fin de vie d’un produit.
Les polymères biodégradables sont rangés en deux catégories : polymères issus de ressources fossiles comme le poly(alcool vinylique (PVA), la polycaprolactone (PCL) ou encore le poly(butylène (PBS), et les polymères issus de ressources renouvelables (polysaccharides, protéines, polymères d’origine bactérienne). Ces derniers répondent parfaitement aux préoccupations environnementales actuelles et ont fait l’objet de nombreux développements ces dernières années. C’est le cas de la famille des polysaccharides qui comprend entre autres l’amidon, la cellulose, l’hémicellulose, les lignines et la chitine. Parmi les protéines les plus courantes, on trouve le gluten, les caséines du lait, et les kératines.
Les mécanismes en jeu dans les réactions de biodégradation des polymères sont influencés par un grand nombre de facteurs [BIO4150] : nature des polymères, présence ou non d’additifs, conditions aérobies ou anaérobies, types de microorganismes (procaryotes ou eucaryotes) ou d’enzymes. Précisons que pour déclencher la biodégradation, ces matériaux doivent être enfouis dans un milieu contenant des microorganismes en nombre suffisant sous des conditions de température et d’humidité adaptées. Si à l’action des cellules se combinent simultanément des phénomènes oxydatifs, on parle alors d’oxo-biodégradation. Une étape de bio-assimilation indispensable précède l’étape de biodégradation, elle correspond à la conversion du polymère en biomasse. S’ensuivent la fragmentation désignant la dissociation du polymère en petites molécule, puis la dégradation correspondant au clivage chimique de la chaîne des polymères, qui peut être par hydrolyse ou par oxydation.
Les polymères biodégradables présentent des avantages spécifiques en termes d'utilisation ou de gestion des déchets, les grands secteurs d’applications sont l’emballage alimentaire, l’agriculture (films de paillage, pots de transplantation, sacs d’engrais…), le médical (encapsulation des médicaments, fils de suture, implants vasculaires, éléments pour fixation orthopédique) et la cosmétique [J2192]. Dans le secteur de l’emballage alimentaire, les polymères biodégradables apportent une possibilité de valorisation des déchets par recyclage mécanique et par récupération énergétique [24647].
Ne pas confondre la biodégradabilité avec la compostabilité. Un polymère est dit compostable s’il se dégrade par suite de processus biologiques en libérant du gaz carbonique, de l’eau, des composés inorganiques et de la biomasse, sans laisser de résidus toxiques ou visibles à l’œil nu.
De même, une autre définition s’impose, un bioplastique signifie un polymère issu du monde végétal, donc de la synthèse d’éléments organiques renouvelables. Ces polymères biodégradables et compostables sont fabriqués à partir de plantes, d’amidon extrait des pommes de terre, de la betterave ou des céréales, souvent avec des adjuvants d’huile végétale.

Polymere biodégradable dans les livres blancs


Polymere biodégradable dans les ressources documentaires

  • Article de bases documentaires
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  • 10 août 2021
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  • Réf : CHV4039

Polyesters biosourcés et/ou biodégradables

L’article présente les différentes étapes clés du cycle de vie des polyesters biosourcés et/ou biodégradables. Il décrit les modes d’élaboration de chacun de ces polyesters en remontant jusqu’aux matières premières utilisées, en particulier lorsque celles-ci sont végétales. Les principales propriétés fonctionnelles et les applications sont détaillées et critiquées au regard des problématiques d’aujourd’hui. Leurs atouts, mais également les freins limitant leur développement, sont explicités. La fin de vie de ces polyesters est examinée en focalisant le scénario de fin de vie vers le recyclage pour les polyesters non biodégradables et vers la (bio)dégradation pour les polyesters biodégradables.

  • Article de bases documentaires
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  • 10 févr. 2023
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  • Réf : NM3490

Nanomatériaux cellulosiques

La cellulose est l'élément de structure des végétaux et se présente sous la forme de microfibrilles cristallines aux propriétés physiques axiales proches de celles du cristal parfait. Cette caractéristique morphologique autorise l'extraction de nanoparticules. Un cisaillement mécanique permet la libération de microfibrilles individualisées. Le clivage longitudinal de ces microfibrilles peut être obtenu par hydrolyse acide. Cet article décrit les procédés d'obtention de ces nanomatériaux, leur morphologie et les marchés potentiels. Avec un module de Young de l'ordre de 100-130 GPa et une surface spécifique de plusieurs centaines de m 2 .g -1 , de nouvelles propriétés peuvent être envisagées pour la cellulose sous forme nanométrique.

  • Article de bases documentaires
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  • 10 mars 2023
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  • Réf : NM3491

Nanocomposites polymères à renfort cellulosique

Parmi les utilisations des nanomatériaux cellulosiques, les nanocomposites polymères sont certainement celles qui présentent le plus fort intérêt. Ceci est lié à la fonction structurale de la cellulose. Avec un fort module et une surface spécifique importante, les nanomatériaux cellulosiques peuvent améliorer de manière significative les propriétés mécaniques des polymères. Cependant, comme pour tout nanomatériau, la dispersion homogène de ces nanoparticules est délicate et présente un défi majeur. Cet article décrit les stratégies de mise en œuvre de ces nanocomposites décrites dans la littérature, ainsi que les propriétés des matériaux obtenus.

  • Article de bases documentaires : FICHE PRATIQUE
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  • 27 avr. 2012
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  • Réf : 0870

Intégrer des biopolymères ou des polymères biodégradables

La diminution de la ressource fossile, non renouvelable, ainsi que la forte augmentation du prix du baril de pétrole ont poussé le développement d’une nouvelle génération de matériaux plus respectueux de l’environnement : les biopolymères et les polymères biodégradables. Ces matériaux peuvent être classés selon deux critères principaux : leur origine renouvelable et/ou leur caractère biodégradable. Le challenge de la communication sur ces matériaux est de distinguer au mieux les aspects origine et fin de vie (issus de ressources renouvelables et compostables) actuellement trop souvent mal interprétés. L’industriel désireux d’incorporer ce type de matière doit prendre en compte une démarche globale que nous allons tenter d’établir dans cette fiche.


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