Un procédé plus écologique pour la production de plastique biosourcé

Les polymères biosourcés sont censés remplacer les plastiques dérivés du pétrole à plus ou moins long terme, mais les procédés de production ne sont pas toujours efficaces ou écologiques, ce qui limite l’intérêt pour ces matériaux. Une équipe de chercheurs a peut-être trouvé une solution concernant la production de polyéthylène furanoate (PEF), un polyester d’origine végétale.

Le polyéthylène téréphtalate, ou PET, fait partie des polymères les plus utilisés pour la fabrication d’emballages tels que les bouteilles d’eau ou les pots de yaourt. Bien que le PET présente des avantages indéniables, notamment en ce qui concerne sa stabilité chimique et son effet barrière garantissant une excellente conservation des aliments, il a l’inconvénient d’être un produit dérivé du pétrole. Fort heureusement, des solutions existent, comme l’emploi de PET biosourcé ou encore de PEF, un polymère biosourcé dont la composition est proche de celle du PET.

Le PEF, remplaçant annoncé du PET ?

En plus d’être une barrière au CO2 et à l’oxygène très efficace, le PEF permettrait une meilleure conservation des aliments que le PET. Néanmoins, ce matériau étant relativement nouveau, son industrialisation n’est pas prévue avant quelques années et les procédés de fabrication demandent à être maîtrisés avant une mise sur le marché définitive. En effet, le PEF est un polymère fabriqué principalement à partir de deux monomères dérivés de la biomasse appelés MFDC et HEFDC, mais la production de ceux-ci à partir de l’hydroxymethylfurfural (HMF) est limitée par des réactions secondaires qui rendent inefficace la production industrielle.

Un nouveau type de HMF pour contourner le problème

L’équipe internationale de chercheurs, incluant le professeur Kiyotaka Nakajima de l’université d’Hokkaido au Japon ainsi que Emiel Hensen de l’université de technologie d’Eindhoven, propose de modifier la molécule de HMF habituellement utilisée, afin d’éviter les réactions parasites. Ainsi, en remplaçant le groupe formyle (-CHO), très réactif, par un groupe acétal, plus stable, ils ont démontré qu’il était possible de convertir en MFDC et HEFDC entre 80 et 95 % du HMF-acetal contenu dans une solution concentrée (10 à 20 % en masse). Par ailleurs, l’une des clés de leur succès résiderait dans l’utilisation de nanoparticules d’or en tant que catalyseur de réaction.

Une avancée importante par rapport à l’état de l’art actuel

La méthode développée par cette équipe pourrait ainsi accélérer l’industrialisation de la production de monomères servant à la fabrication de polyester biosourcé, tout en consommant moins d’énergie. De plus, cette nouvelle technique à l’avantage de nécessiter moins d’étapes que pour les autres procédés de production de PEF. Les chercheurs espèrent ainsi que cette méthode permettra le développement de nouvelles applications à partir de carbohydrates dérivés de la biomasse.

Image : Copyright Kiyotaka Nakajima, Hokkaido University