Intégrer des molécules de sucre dans du plastique PLA pour le rendre plus dégradable ? Telle est la solution très sérieuse envisagée par des chercheurs de l’Université de Bath dans le sud de l’Angleterre. Une piste novatrice qui dans le contexte environnemental que nous connaissons, pourrait grandement intéresser nos industries, y compris celle de la fabrication additive. Les filaments à base de PLA sont en effet largement employés dans le secteur de l’impression 3D. Plusieurs raisons à cela. Non seulement il s’agit d’un matériau facile à imprimer, disposant de bonnes propriétés mécaniques et compatible avec le contact alimentaire, mais sa composition se base sur des produits renouvelables.
Contrairement aux autres plastiques tels que l’ABS, le plus souvent fabriqués à partir de pétrole, le PLA, ou acide polylactique, est en effet produit à partir de ressources renouvelables telles que l’amidon de maïs ou la canne à sucre. Pour autant, ce thermoplastique biosourcé n’est pas aussi vert que certains le prétendent. Souvent décrit comme biodégradable – suggérant qu’à l’instar d’un déchet de cuisine il peut se décomposer dans le compost domestique ou dans la nature – le PLA ne peut en réalité se dégrader que dans un environnement très spécifique tel que celui du compostage industriel. Cela implique des conditions très particulières de températures (entre 60 et 70 °C) et d’humidité (60 %), par conséquent très éloignées de celles du milieu naturel. Précisons que même dans ces conditions optimales, le PLA a quand même besoin d’un délai pouvant aller jusqu’à plusieurs mois pour se décomposer totalement.
C’est la raison pour laquelle il convient de distinguer l’origine du plastique et sa fin de vie. Ce qui va réellement conditionner son devenir, c’est sa structure chimique. C’est précisément sur ce point que les scientifiques du Centre pour les technologies durables et circulaires (CSCT) de l’Université de Bath, ont axé leur recherches. Pour faciliter l’hydrolyse du PLA, c’est à dire casser les liaisons sur toute la longueur de la chaîne de polymère, ces derniers ont eu l’idée d’y insérer des molécules de sucre.
« elle a le potentiel d’augmenter la dégradabilité environnementale du PLA sans affecter de manière significative ses propriétés matérielles »
Pourcentage de M n original en fonction du temps, suite à l’exposition de copolymères poly( 1 – co -LLA ) à une irradiation UV (λ = 365 nm).
Les différents tests menés par l’équipe du CSCT ont démontré qu’en incorporant une quantité aussi minime que 3 % d’unités de sucre dans le PLA, cela entraînait une dégradation de 40 % dans les six heures suivant l’exposition à la lumière UV (365 nm). Une approche d’autant plus prometteuse qu’elle serait compatible avec les processus de fabrication de plastique existants, suggérant ainsi qu’elle pourrait potentiellement être testée et adoptée rapidement par l’industrie du plastique.
« La plupart des plastiques PLA sont constitués de longues chaînes de polymères qui peuvent être difficiles à décomposer par l’eau et les enzymes. Nos recherches ajoutent des sucres dans les chaînes polymères, reliant le tout par des liaisons qui peuvent être rompues à l’aide de la lumière UV. » peut-on lire dans l’étude du CSCT. « Le mécanisme de dégradation doit être étudié en détail, et cette stratégie reste à transposer aux objets en plastique réels, mais elle a le potentiel d’augmenter la dégradabilité environnementale du PLA sans affecter de manière significative ses propriétés matérielles. »
L’adjonction de molécules de sucre dans le plastique pour améliorer sa biodégradabilité, n’est pas une idée totalement nouvelle. En 2003, une équipe de chercheurs du National Chemical Laboratory de Pune (Inde), avait mené des travaux similaires. Partis du principe que les microbes aimaient les matières sucrées, ces derniers avaient cassé les chaînes polymères d’un polystyrène (PS) pour y greffer des sucres comme le glucose ou le lactose. Les premiers essais avaient montré que les bactéries attaquaient les plastiques beaucoup plus vite. En l’espace de quatre semaines, près de 20 % du plastique avait été transformé en gaz carbonique.
