Film plastique innovant fabriqué à partir de bioplastique PLA
Des chercheurs reçoivent le prix Joseph von Fraunhofer 2024
Les films plastiques souples et jetables utilisés dans les sacs à provisions ou à ordures sont principalement fabriqués à partir de polyéthylène basse densité (PEBD) à base de pétrole. Or, ces films ont une empreinte carbone importante et contribuent à la pollution de l'environnement. Une équipe de l'Institut Fraunhofer pour la recherche appliquée sur les polymères (IAP) a mis au point un film plastique souple et recyclable à base de bioplastique polylactide (PLA) et a ouvert la voie à sa commercialisation. Leurs efforts ont valu aux chercheurs le prix Joseph von Fraunhofer pour 2024.
Le recyclage et la défossilisation jouent un rôle crucial dans le domaine des plastiques durables. Après utilisation, les plastiques sont idéalement décomposés en leurs composants de base, qui sont utilisés pour produire de nouveaux plastiques ayant les mêmes propriétés. Cependant, une partie du matériau est perdue dans le cycle de production, d'utilisation et de réutilisation. "Pour faire progresser l'économie circulaire, ces pertes doivent être compensées par des matières premières non fossiles. Cela pose toutefois un problème car il n'existe généralement pas d'équivalent biosourcé aux plastiques fossiles ayant les mêmes propriétés", explique Antje Lieske, chef du département de synthèse des polymères au Fraunhofer IAP, dans le parc scientifique de Potsdam. "Bien que ces propriétés puissent être améliorées par divers additifs, ceux-ci interfèrent avec les processus de recyclage en aval. En outre, ils peuvent être coûteux et nocifs pour l'environnement, et surtout, ils ne sont pas biosourcés", ajoute M. Lieske.
Développement de matériaux et de procédés basés sur le PLA
Le biopolyester PLA constitue une approche prometteuse pour résoudre ce problème : il est biosourcé, biodégradable, facilement recyclable et possède l'un des plus forts potentiels de marché en ce qui concerne les bioplastiques. En raison de sa grande rigidité, il convient parfaitement aux emballages rigides tels que les gobelets jetables, mais pas aux emballages souples jetables tels que les sacs à provisions, qui constituent l'une des principales sources de déchets plastiques jetables. Antje Lieske a résolu ce problème avec ses collègues André Gomoll et Benjamín Rodríguez au Fraunhofer IAP.
"Nous avons couplé des plastifiants, appelés polyéthers, directement à la chaîne de polymères pour rendre le matériau plus flexible à long terme. Les polyéthers sont non toxiques, disponibles dans le commerce et peuvent également être produits à partir de matières premières biologiques. Jusqu'à présent, les plastifiants étaient mélangés au PLA en tant qu'additifs. Cependant, les molécules de plastifiant migrent hors du matériau avec le temps, ce qui rend le PLA rigide. Pour éviter cette migration, nous avons ancré le polyéther au polymère. Pour ce faire, nous avons synthétisé des copolymères à blocs à base de PLA dans lesquels le segment de chaîne du polyéther est lié de manière covalente aux segments de chaîne du PLA aux deux extrémités", explique le Dr Benjamín Rodríguez.
Un plastique durable et flexible à fort potentiel
Le résultat est un nouveau matériau PLA flexible qui ne contient pas de plastifiants migrateurs et qui, contrairement au PEBD, est biosourcé à au moins 80 %. "À long terme, nous pourrions porter cette proportion à près de 100 %", explique M. Gomoll. "En outre, notre matériau peut être produit de manière rentable à partir de matières premières disponibles dans le commerce, grâce à un processus de synthèse simple. Ce processus ne nécessite pas d'installations de synthèse à grand volume, mais peut être mis en œuvre localement par des entreprises de taille moyenne en tant que processus continu. Jusqu'à présent, le PLA ne pouvait être produit de manière rentable que dans des usines continues à grande échelle, ce qui excluait les petites entreprises en tant que fabricants. Enfin, le nouveau matériau PLA peut également être transformé en films plastiques à l'aide d'équipements de transformation conventionnels, de la même manière que le LDPE - et il peut être recyclé chimiquement avec une consommation d'énergie nettement inférieure à celle du LDPE", poursuit M. Gomoll.
Ces propriétés uniques ont incité la société du groupe Polymer à commercialiser le matériau. En 2023, SoBiCo GmbH, une filiale du Polymer-Group, a mis en service une usine de production de nouveaux copolymères blocs PLA à Pferdsfeld (Allemagne de l'Ouest). Elle produit 2 000 tonnes de ces nouveaux bioplastiques par an sous le nom de Plactid®. À long terme, elle devrait produire 10 000 tonnes par an de ce nouveau matériau souple qu'est le PLA.
La nouvelle classe de bioplastiques contribuera grandement à rendre les matériaux d'emballage en plastique plus durables. Outre les films d'emballage souples, le nouveau matériau pourrait également être utilisé dans des cas totalement nouveaux, par exemple dans le secteur automobile, dans l'industrie textile et dans la fabrication additive.
Prix Joseph von Fraunhofer
Depuis 1978, la Fraunhofer-Gesellschaft décerne chaque année le prix Joseph von Fraun-hofer à ses employés pour leurs réalisations scientifiques exceptionnelles dans la mise au point de solutions à des problèmes pratiques. Cette année, trois prix, d'une valeur de 50 000 euros chacun, seront décernés à des groupes de chercheurs issus de différents instituts.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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