TPE bioplastiques

La matière plastique est de nos jours omniprésente. Cette matière est grandement appréciée pour sa grande maniabilité notamment pour sa capacité à être moulée pour prendre n’importe quelle forme désirée, elle s’adapte à tous les domaines. Elle est également appréciée pour ces propriétés de transparence ou de résistance au choc. Toutefois elle pose un problème d’échelle mondiale : la pollution. Le plastique, disponible sous plusieurs formes, met environ 450 ans pour se dégrader pour les sacs et les bouteilles et plus de 1000 ans pour le polystyrène.

Malgré ce que l’on pourrait penser les bioplastiques existaient bien avant le plastique que l’on connaît si bien. Parmi ces bioplastiques on peut en retenir un très connu, le caoutchouc. Le bioplastique est caractérisé par sa capacité à être biodégradable par sa conception différente de celle du plastique. La résine est un des éléments mère du plastique et du bioplastique. Celle du plastique est issue de l’industrie pétrochimique et est bien différente de la résine organique issue de végétaux. C’est cette résine organique du bioplastique qui confère au bioplastique cette biodégradabilité.

Les bioplastiques sont formés à partir de polymères tels que les textiles naturels, les fibres protéiques comme le cuir, la résine et les sucres lents dont l’amidon. Certains polymères sont thermoplastiques et d’autre sont thermodurcissables. Les thermoplastiques peuvent se déformer sous la chaleur à une température supérieur à la température de transition vitreuse du polymère. C’est-à-dire la température ou le polymère est un solide mais ductile, (qui peut se déformer car il est mou). De retour à la température ambiante, (inférieur à la température de transition vitreuse), les thermoplastiques deviennent alors solides en gardant pendant le refroidissement la forme qui leur a été attribuée lors du modelage du polymère (à sa température de transition vitreuse).

Cette capacité à changer de forme sous les effets de la température confère l’accessibilité au recyclage. Contrairement aux thermoplastiques les polymères thermodurcissables ne sont pas recyclable en raison de la polymérisation effectuée car elle est irréversible, donc une fois le produit conçu, il n’y a pas de retour en arrière ce qui empêche le recyclage. La polymérisation du polymère thermodurcissable est effectuée par le rassemblement de petites molécules de masse faible pour constituer une masse molaire plus élevée et par la suite effectuer une synthèse pour obtenir des polymères. Cela fonctionne également avec une synthèse à partir de monomères ou de pré-polymères.

Nous avons réalisé une expérience pour concevoir un bioplastique à partir d’amidon. Pour commencer nous avons mélangés de l’amidon avec du glycérol. Le glycérol permet d'augmenter le volume libre entre deux chaînes de polymères pour en diminuer les interactions et ainsi favoriser le mouvement de l'une par rapport à l'autre. On passe donc d'un matériau rigide à un plastique.Le film fabriqué sera ainsi plus résistant à la tension et à la flexion. De plus, l’ajout de glycérol rend le film plastique transparent. Nous avons ajouté du colorant pour donner une couleur à notre bioplastique.

Un peu d’eau distillée et d’acide chlorhydrique ont aussi été ajoutés. L’acide chlorhydrique sert à favoriser la déstructuration du grain d'amidon en favorisant la séparation amylose / amylopectine et le passage de l'amylose en solution. On a mélangé le tout avec une baguette en verre puis on chauffe la solution au bain marie tout en mélangeant avec un agitateur magnétique placé au préalable. Une fois la température du bain marie à 100°C nous avons attendus 15 minutes pour laisser la chaleur déstructurer le grain d’amidon. Le chauffage terminé, nous ajoutons un peu d’hydroxyde de sodium. Notre bioplastique et bientôt terminé il ne manque plus qu’à l’étaler sur le papier sulfurisé et le laisser refroidir à l’aire libre pendant une semaine.

Les bioplastiques ne sont pas encore assez biodégradables ce qui empêche de les utiliser comme sacs plastiques jetables. On les retrouvera plutôt dans des applications où le matériaux doit être résistant donc non biodégradable. Parmi ces bioplastiques on peut actuellement en retenir un en particulier (hormis les bioplastiques présents avant la découverte du pétrole: caoutchouc en latex...), qui pourrait être assez utile à notre société, le bio-PET.

Le bio-PET est thermodurcissable donc il est recyclable voilà un très bon point. C’est pourquoi on va le retrouver dans des bouteilles, des pots ou encore des fibres. La plupart des autres bioplastiques présentent trop d’inconvénient et ne sont donc pas couramment utilisés.

Les bioplastiques de cette première génération ne sont pas très connus. Pour preuve on peut regarder quelle place occupe ce bioplastique de première génération. Il représente la modeste quantité de 0,5 % du marché du plastique. Cette ridicule quantité de production ce peut d’être justifié par une biodégradabilité insuffisante qui polluera et donc ne résoudra pas le problème de pollution lié au plastiques classiques. De plus la fabrication de certains de ces bioplastiques est très coûteuse en énergie.

D’autres rejettent d’avantage de CO2 lors de la fabrication que les plastiques classiques. Il y en a encore qui nécessitent trop de ressources hydrauliques pour la fabrication. Les bioplastiques à base de ressources alimentaires consomment notre nourriture en créant encore des déchets donc on retrouve ce problème de pollution. Un meilleur bioplastique serait plus biodégradable, recyclable et idéalement à base des déchets que l’on produits tel que le Shrilk dont nous en parlerons dans la partie suivante.