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Polyesters biosourcés et/ou biodégradables : de l’élaboration à la fin de vie

Depuis le début du XXI^e siècle, les polyesters suscitent un intérêt marqué en raison des préoccupations environnementales actuelles. En effet, certains d’entre eux peuvent être biosourcés (totalement ou en partie), c’est-à-dire synthétisés à partir de ressources renouvelables issues de la biomasse, et également biodégradables. Le polymère est considéré comme biodégradable s’il est capable de conduire in fine, par des processus chimiques et biologiques combinés, à un mélange d’eau et de dioxyde de carbone en milieu aérobie (ou de méthane en milieu anaérobie). À l’heure actuelle, malgré une croissance significative des plastiques biosourcés (2,6 Mt en 2024), la dépendance de l’industrie des plastiques aux ressources fossiles reste très largement prépondérante puisqu’environ 99 % des plastiques sont toujours d’origine pétrochimique. La dépendance à cette seule ressource peut entraîner à terme des conséquences économiques, écologiques et politiques. Même si les avis divergent encore sur la cinétique d’épuisement des ressources fossiles, nul doute que celles-ci se raréfient progressivement et naît donc le besoin de trouver des alternatives par le biais de l’utilisation de ressources renouvelables. En parallèle, il apparaît indispensable de développer des technologies de production comme les bioraffineries végétales, moins impactantes sur un plan environnemental que les procédés de la pétrochimie responsables d’émissions importantes de gaz à effet de serre. Quant à la fin de vie de ces plastiques qui font l’objet d’attaques innombrables en raison de la mauvaise gestion des déchets, et de leur impact négatif sur les environnements terrestre et marin et sur les écosystèmes, il convient de s’interroger sur les voies de revalorisation des polyesters qui pourront être mises en œuvre à travers différentes stratégies telles que le compostage ou le recyclage. Les différents mécanismes de recyclage concernent notamment le recyclage mécanique classiquement utilisé pour le poly(téréphtalate d’éthylène) (PET), mais aussi les voies de recyclage émergentes pour le PET ou le polylactide (PLA) telles que la voie chimique ou enzymatique. Pour ce qui est de la (bio)dégradation des polyesters, en particulier dans les différents environnements (eau douce, eau de mer, compost domestique ou industriel, sol, etc.), celle-ci est désormais bien documentée dans la littérature qui montre que les comportements en biodégradation des polyesters sont drastiquement modifiés en fonction de leurs propres caractéristiques physicochimiques (facteurs intrinsèques), ainsi que selon les milieux étudiés (facteurs extrinsèques).

L’étude et le développement de nouveaux matériaux polymères d’origine renouvelable et/ou biodégradables tels que les polyesters constituent donc un enjeu scientifique et environnemental majeur pour la recherche académique, ainsi que pour l’industrie chimique et la plasturgie. Ils constituent une famille de polymères fascinante dans la mesure où leurs scénarios de fin de vie sont très avantageux, puisqu’ils peuvent être traités par recyclage (mécanique, chimique et même enzymatique) ou bien biodégradés (en compostage industriel ou domestique, voire en milieu naturel si nécessaire), contrairement à la plupart des autres polymères ou plastiques pour lesquels les scénarios de fin de vie sont beaucoup plus difficiles à appréhender.

Cet article fait un point exhaustif et critique sur tous les polyesters biosourcés et/ou biodégradables potentiellement disponibles, de leur production (aussi bien par des approches de biotechnologie que par des méthodologies de chimie assez classiques) jusqu’à leur fin de vie, il met en exergue leurs propriétés d’intérêt et recense un certain nombre d’applications actuelles ou futures.

Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des symboles utilisés.