Déchets marins : ce que les plastiques biodégradables peuvent faire pour résoudre le problème

La quantité de plastique produite dans le monde a atteint 400 millions de tonnes métriques en 2022. On estime que trois à cinq pour cent de cette quantité se retrouve dans l'environnement, où elle constitue une menace importante pour les écosystèmes et la biodiversité. Le tourisme, la pêche et le bien-être humain sont également gravement affectés par les déchets marins. Environ deux milliards de personnes, dont beaucoup vivent dans des pays tropicaux, ne sont pas reliées à un système d'élimination des déchets qui fonctionne.

Les déchets plastiques restent dans l'environnement pendant des décennies, voire plus. Ils ne se biodégradent pas, mais se décomposent au mieux en micro- ou nanoplastiques, ce qui a de graves conséquences pour les écosystèmes marins en particulier. Les déchets marins sont devenus l'un des principaux défis mondiaux au cours des dernières décennies ; le sous-objectif (SDG 14.1) de l'objectif de développement durable 14 des Nations unies ("La vie sous l'eau") appelle à une réduction significative d'ici 2025.

Jusqu'à présent, il ne semble pas y avoir de fin en vue pour les déchets marins. Même si des mesures immédiates et concertées sont prises pour réduire la consommation, plus de 700 millions de tonnes de déchets plastiques se retrouveront dans les écosystèmes aquatiques et terrestres jusqu'en 2040.

Rebecca Lahl, spécialiste de l'environnement, et Raimund Bleischwitz, chercheur en développement durable au ZMT, ont analysé en profondeur de nombreuses approches différentes pour lutter contre les déchets plastiques dans les océans, en soulignant les avantages et les inconvénients des mesures déjà utilisées.

Leur publication dans la revue Sustainable Chemistry and Pharmacy examine les concepts de gestion des déchets dans le cadre d'une économie circulaire durable, ainsi que les technologies de nettoyage ou les demandes visant à responsabiliser les fabricants ou à poursuivre les campagnes d'éducation pour modifier le comportement des consommateurs.

"Ces mesures doivent continuer à être mises en œuvre et étendues, mais elles ne suffisent pas à résoudre le problème du plastique", déclare Rebecca Lahl, auteur principal de l'étude. "La solution que nous proposons commence bien plus tôt, avec le développement des produits chimiques et des matériaux utilisés dans la production de plastique.

Perspectives d'innovation grâce à la norme européenne "Safe and Sustainable by Design" (SSbD)

Comme stratégie complémentaire pour l'avenir, les chercheurs du ZMT proposent de développer des plastiques biodégradables sur la base du concept européen "Safe and Sustainable by Design" (SSbD).

Avec cette approche, la Commission européenne souhaite promouvoir le développement de produits chimiques, de matériaux et de produits qui donnent la priorité à la sécurité et à la durabilité à chaque étape du cycle de vie. Elle s'inscrit dans le cadre du "Green Deal" adopté en 2019.

Une telle solution est nécessaire pour les plastiques qui finissent de manière prévisible et inévitable dans l'environnement et peuvent y rester pendant des centaines d'années (plastiques "éternels"). Les auteurs de la ZMT demandent que les produits chimiques, polymères et produits industriels en plastique dangereux, non durables et non essentiels soient remplacés.

Le concept "Safe and Sustainable by Design" (SSbD) consiste à développer des plastiques qui, une fois qu'ils ont rempli leur fonction, se décomposent en produits chimiques ne présentant aucun risque pour l'environnement ou l'homme, ou qui les rendent aptes à la réutilisation, à la collecte des déchets, au tri et au recyclage/à l'upcycling.

"Les plastiques biodégradables conformes aux critères de la SSbD offrent des perspectives d'innovation et peuvent constituer une stratégie supplémentaire pour lutter contre les déchets plastiques dans les océans, mais aussi sur terre", déclare Rebecca Lahl.

Raimund Bleischwitz, coauteur et expert en économie circulaire au ZMT, ajoute : "Cela permet de créer de nouveaux matériaux qui sont intrinsèquement sûrs pour la santé humaine et l'environnement tout en favorisant la durabilité écologique, économique et sociale à long terme."

Première, deuxième et troisième générations de plastiques biodégradables

Les chercheurs du ZMT qualifient les matériaux développés sur la base du "SSbD" de "plastiques biodégradables de troisième génération".

L'industrie s'était déjà concentrée sur la biodégradabilité dans les années 1970 et 1980, mais cette approche de "première génération" avait échoué.

La plus grande erreur conceptuelle de l'époque a été de s'en tenir aux polymères des plastiques "éternels", qui ont été lancés sur le marché beaucoup trop tôt comme solution au problème des plastiques, mais sans validation suffisante par des tests de dégradabilité", explique Raimund Bleischwitz.

Dans les années 1990, l'attention s'est portée sur les polymères naturels. La nature a été la source d'inspiration de cette "deuxième génération" de produits plastiques biodégradables", explique Rebecca Lahl. "Les polymères naturels typiques sont les protéines, les polysaccharides, la lignine et le caoutchouc naturel qui, dans les cas extrêmes, peuvent durer des décennies et se décomposer ensuite en éléments naturels inoffensifs tels que le sucre."

Les plastiques biodégradables de "deuxième génération" ne représentent actuellement qu'environ 0,5 % des plastiques sur le marché mondial. Les experts du ZMT les considèrent comme un progrès par rapport aux plastiques "éternels" de leurs prédécesseurs. Toutefois, l'innovation doit également se poursuivre dans ce domaine afin d'obtenir des plastiques suffisamment stables dans la phase d'utilisation et qui se dégradent dans l'environnement (marin) en un temps suffisamment court.

Avec l'approche "Safe and Sustainable by Design", une troisième génération de plastiques biodégradables pourrait être une voie d'avenir porteuse d'espoir dans la lutte contre les déchets plastiques.

"Ces plastiques n'existent pas encore, mais si le législateur européen exige une dégradabilité définie pour les plastiques tels que les microplastiques ou les films d'emballage, les plastiques doivent être améliorés pour atteindre cet objectif", explique Rebecca Lahl. "De ce point de vue, les molécules de polymères ne seraient plus stables pour toujours, mais se dégraderaient plus rapidement. Une norme de sécurité très élevée doit également s'appliquer aux plastiques dégradables en ce qui concerne les additifs".

Les experts du ZMT suggèrent d'utiliser des plastiques biodégradables développés selon le principe SSbD, en particulier pour les produits qui se retrouvent dans l'environnement (mer ou sol). Selon eux, les plastiques suivants devraient être inclus dans les efforts d'innovation en matière de biodégradabilité :

1. Tous les microplastiques qui peuvent continuer à être utilisés dans des produits de consommation tels que les produits de nettoyage, les sels à récurer ou les cosmétiques et produits de soin (par exemple, le dentifrice).

2. Tous les microplastiques utilisés dans les peintures, les vernis, les revêtements et les produits d'étanchéité pour le secteur de la construction et qui sont soumis à des intempéries intenses,

3. Les articles en caoutchouc qui sont libérés dans l'environnement sous forme de microplastiques dans une mesure significative au cours de leur utilisation.

4. Autres articles ou tissus en plastique qui sont soumis à une abrasion intensive pendant la phase d'utilisation (chiffons de nettoyage, éponges, chiffons de séchage, chiffons de nettoyage, etc.)

5. Les produits agricoles en plastique tels que les emballages de semences et d'engrais, les films de paillage fins, les semis de plantes, les tubes d'abris pour les arbres qui ne sont pas retirés du sol.

6. Filets de pêche (en particulier les chaluts) et autres produits en plastique pour la pêche/la pêche à la ligne

7. Textiles destinés à un usage intensif dans l'eau (tels que les tapis, les protections contre les éclaboussures, les maillots de bain, etc.)

8. Petites pièces en plastique telles que les boîtiers de feux d'artifice

9. Certains emballages alimentaires importants en termes de volume

10. Autres articles jetables (mégots de cigarettes, par exemple)

Réglementer d'abord, développer ensuite les innovations - une approche utopique ?

Les suggestions des chercheurs du ZMT peuvent sembler inhabituelles, voire utopiques, car ils appellent non seulement à un changement de paradigme dans la production de plastique, mais aussi à une "innovation perturbatrice dans une nouvelle chaîne d'approvisionnement émergente".

Raimund Bleischwitz ne voit pas les choses de cette manière. "C'est tout le contraire", souligne-t-il. "Il existe de nombreux exemples, notamment au niveau de l'UE, où les innovations ont été déclenchées par des normes ambitieuses. Dans le passé, des limites d'émission ont été fixées pour les installations industrielles ou les voitures, par exemple, pour lesquelles la technologie nécessaire n'a été développée que plus tard.

Rebecca Lahl partage cet avis : "Si vous analysez l'évolution des plastiques conventionnels, vous constaterez que la conception des produits est devenue de plus en plus sophistiquée et de meilleure qualité au cours des dernières décennies. Un simple film destiné à emballer de la viande ou du fromage se compose désormais de plusieurs couches différentes qui font de ce film un produit de haute technologie. Nous capitalisons sur ce nouveau potentiel de conception".