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RÉSUMÉ
L’acide polylactique (PLA) est un polymère biodégradable synthétisé à partir de ressources renouvelables. Bien plus qu’un effet de mode, la production de PLA n’a cessé de croître depuis 2001, date de la première unité industrielle. Cet article compare cette évolution à celle des autres biopolymères et liste les propriétés et structures du PLA ayant permis l’implantation durable de ce matériau dans le marché actuel. Les procédés de synthèse ainsi que les particularités des procédés de transformation sont également détaillés. Finalement, les différentes options de fin de vie, telles que le compostage industriel, sont passées en revue.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Christian PENU : Ingénieur EEIGM (École européenne d’ingénieurs en génie des matériaux) - Docteur en procédés INPL (Institut national polytechnique de Lorraine) - Technical Service Manager Flexible Packaging, TotalEnergies, Feluy, Belgique
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Marion HELOU : Docteur en chimie et catalyse des polymères (Université de Rennes) - Co-fondatrice de Pack Eko, structure de conseil, veille et formation technique et réglementaire en emballage, Quimper, France
INTRODUCTION
L’acide polylactique (PLA) est un polymère 100 % biosourcé obtenu par transformation de l’acide lactique aujourd’hui produit à partir de la fermentation de sucres alimentaires issus de la production de maïs, de betterave, de tapioca ou encore de canne à sucre. Ce polymère est également biodégradable sous certaines conditions, notamment au sein d’un compost industriel.
Le PLA a connu son essor dans un contexte de raréfaction des ressources naturelles et d’une volonté d’optimisation du traitement des déchets. La dégradation du PLA génère à terme de l’acide lactique, qui est un produit naturel et assimilable par le corps humain, voire du dioxyde de carbone et de l’eau si assimilé par les micro-organismes. De ce fait, le PLA est utilisé principalement pour la fabrication d’emballage alimentaire et de la vaisselle jetable. En outre, cette utilisation est facilitée par la haute rigidité et l’aspect naturellement brillant et très transparent du PLA.
Le PLA présente cependant d’autres caractéristiques intéressantes permettant son utilisation dans de multiples champs d’applications. Ainsi, sa rigidité élevée permet une diminution d’épaisseur pour certains emballages et contribue à augmenter le module élastique des mélanges avec d’autres polymères. Le PLA est aussi très perméable à l’eau, ce qui est apprécié pour des applications telles que le textile sportif, diminuant ainsi l’effet moite dû à la sueur ou encore les films pour l’emballage des fruits et légumes frais.
La bonne stabilité dimensionnelle ainsi que le caractère « non toxique » du PLA en ont fait le principal matériau utilisé pour l’impression 3D par filament fondu. À noter que ces caractéristiques en font aussi un matériau de choix pour la fabrication d’implants ou prothèses biocompatibles et résorbables notamment sous la forme d’un copolymère avec l’acide glycolique permettant un contrôle de la vitesse de dégradation dans le corps humain.
Parmi les autres caractéristiques uniques du PLA, on peut citer une excellente réactivité chimique ou encore des propriétés bactériostatiques ainsi que piézoélectriques obtenues sous certaines conditions.
Ces propriétés intéressantes sont combinées à une faible vitesse de cristallisation associée à une température de transition vitreuse relativement basse (55-60 °C). Cela a pour effet de limiter l’usage du PLA pour certaines applications nécessitant de la résistance à la température. À noter cependant que des solutions existent telles que l’ajout d’additifs de nucléation ou la modification des procédés ou paramètres de transformation permettant la cristallisation du PLA.
Cet article permet d’avoir une vue d’ensemble du PLA, de sa synthèse, et de ses structures, à ses propriétés. Il décrit également les différents procédés de transformation permettant d’obtenir des produits finis dans des applications relativement variées. Une partie importante est également dédiée aux différentes options de fin de vie du PLA, ainsi qu’à sa place dans le marché des biopolymères dans le contexte actuel d’économies et d’optimisation des ressources naturelles.
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- Version archivée 1 de juil. 2017 par Christian PENU, Marion HELOU
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8. Conclusion
La plupart des industriels travaillent aujourd’hui au développement de sucres issus de deuxième voire troisième génération permettant dans un futur proche de s’affranchir des cultures vivrières pour la production du PLA. Une autre piste de recherche, adoptée notamment par Natureworks, consiste à utiliser le gaz naturel comme matière première, ce dernier étant une ressource abondante et relativement bon marché.
En outre, l’utilisation optimale des propriétés uniques du PLA, notamment ses excellentes propriétés optiques et ses propriétés de solide hydrolysable ou de matériau piézoélectrique, permettra l’essor de nouvelles applications inédites, comme par exemple les emballages intelligents.
Il est important de mentionner que le PLA est un polymère relativement jeune avec deux décennies environ de production industrielle. Tout comme pour les autres polymères industriels, les prochaines évolutions viendront très certainement via la modification de la microstructure du PLA, la production de copolymères ou de PLA multimodaux.
La production de PLA a augmenté très rapidement ces dernières années et de nouvelles unités sont prévues pour les années à venir. Les marchés asiatiques et nord-américains affichent la plus forte croissance quant à l’utilisation du PLA, les premiers grâce à une réglementation favorable vis-à-vis des polymères biosourcés voire biodégradables et les derniers plutôt par pragmatisme, le compostage industriel étant plus facile et moins cher que la mise en décharge. Le marché européen quant à lui est soumis à une réglementation beaucoup plus stricte vis-à-vis des emballages et objets à usage unique limitant ainsi la croissance du PLA.
En conclusion, le PLA poursuivra sa croissance dans les emballages et produits à usage unique en Asie et Amérique du Nord et continuera à être utilisé dans des niches en Europe, voire sous forme de PLA modifié pour des applications où l’absence de recyclabilité est moins problématique. Enfin, le développement d’enzymes spécifiques capable de rendre le PLA compostable domestiquement est un véritable atout et pourrait ouvrir de nouvelles voies de croissance du PLA.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - New BOPLA films. - Bioplastics Magazine (2023).
-
(2) - E. B. &. N. Institute. - http://www.european-bioplastics.org (2016).
-
(3) - NATUREWORKS - Natureworks annonces Next Phase of Construction on NEW Fully Integrated Ingev. - PLA Biopolymer Manufacturing Facility in Thailand http://www.natureworkslic.com
-
(4) - FUTERRO - Futerro aims to set up a new fully integrated PLA biorefinery in Normandy. - France https://www.futerro-com/news-media/futerao-aims-set-new-fully-integrated-pla-biorefinery-normandy.france
-
(5) - * - https://www.bioplasticsmagazine.com/en/news/meldungen/20240220-PLA.php
-
(6) - USINE NOUVELLE - Clap de fin pour le projet de production de PLA à Grandpuits. - https://www.usinenouvelle.com/article/clap-de-fin-pour-la-production-de-pla-a-grandpuits.NZ141057
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Bioplastics magazine – Revue de référence dans le domaine des biopolymères
http://www.bioplasticsmagazine.com
HAUT DE PAGE
Conférence biannuelle organisée par Natureworks – Innovation takes root.
http://www.innovationtakesroot.com
Conférence biannuelle – PLA World Congress.
http://www.bioplasticsmagazine.com/en/events/4plaworldcongress
Conférence annuelle – Biopolymer conference
http://biopolymers.conferenceseries.com
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