Contribution à l'économie circulaire des emballages plastiques, Valorisation de résidus agroindustriel en PHAs – LOOP4PACK

Pour faire face aux problèmes environnementaux liés aux emballages plastiques et afin d'intégrer les plastiques dans la boucle de l'économie circulaire, il est urgent et crucial de repenser les ressources utilisées (renouvelables sans concurrence avec l’alimentaire vs pétrosourcé) et la gestion des déchets (biodégradable vs accumulation). Malgré une recherche extrêmement dynamique sur les matériaux biosourcés et biodégradables, les bio-emballages disponibles ne répondent pas encore aux énormes besoins du marché et aux attentes de la société. Actuellement, les biopolymères commercialisés sont soit issus de ressources alimentaires, soit non biodégradables. Parmi ceux-ci, les PHAs (PolyHydroxyAlkanoates) sont les plus prometteurs en raison de leur biodégradabilité totale en conditions naturelles et de leur grande diversité de structure (plus de 150 monomères). Cette diversité permet d’envisager la synthèse de polymères à façon pouvant couvrir une grande gamme d’application. Cependant, les PHAs disponibles aujourd’hui sur le marché se limitent à quelques grades (Poly-3-hydroxybutyrate (P(3HB)) ou polymères avec de faibles teneurs en 3-hydroxyvalerate) rigides et cassants. De plus, leur cout reste très élevé (3-15 fois le prix de polymères tels que le PE ou le PP). Avec la synthèse de PHAs à partir de matières premières nobles et en concurrence avec l’alimentaire, ainsi que l’utilisation de solvants pour l’étape de récupération-purification, les PHAs présentent actuellement un bilan environnemental qui doit être amélioré.
Dans ce contexte, le projet LOOP4PACK a pour objectif de contribuer au développement d’une chaîne française de valorisation durable des résidus agro-industriels en polymères de type PHAs pour des emballages alimentaires souples, en s’appuyant sur un tissu économique représenté par 1 grande entreprise (McCain) et 1 pôle de compétitivité (MATIKEM). Le consortium réunit ainsi des acteurs d'horizons divers et complémentaires tout au long de la chaîne de valeur : 2 laboratoires (IATE & LISBP), 1 centre de ressources technologiques (CRITT-Bio-Industries), McCain et MATIKEM.
LOOP4PACK prend donc en compte les différentes étapes du procédé qui influencent la structure et les propriétés de ces polyesters (synthèse, récupération et formulation des PHAs), tout en veillant à limiter les coûts de production et les impacts environnementaux. Ainsi LOOP4PACK vise à étendre et à contrôler les fonctionnalités des PHAs, d’une part en optimisant et contrôlant leur biosynthèse pour obtenir du (P(3HB-co-3HV) à teneur élevée en 3HV (= 25%) et des PHAs de type moyenne chaine ; et d’autre part en travaillant sur la formulation avec l’ajout d’agents nucléants et/ou de fillers. LOOP4PACK vise à réduire le coût économique et environnemental des PHAs en utilisant des sous-produits issus des procédés McCain tels que les pelures de pomme de terre, de l’amidon et des huiles usagées. Ces sous-produits prétraités par liquéfaction-saccharification, ou acidogénèse, conduiront à des substrats appropriés pour la synthèse microbienne des PHAs. La récupération des PHAs se fera par traitement alcalin, un des protocoles les plus favorables qui diminue les coûts de production d’un facteur 1.4, le dégagement de CO2 d’un facteur 1.8 et l’utilisation d'énergie non renouvelable d’un facteur 1.5 (comparé au traitement de référence utilisant des solvants). Les PHAs seront aussi formulés avec des charges biosourcées et biodégradables à faible coût, réduisant ainsi le coût global du matériau à base de PHAs. Enfin, l’obtention de propriétés adaptées aux applications visées permettra d’apporter une plus-value aux matériaux. Un bilan en termes de coût et de cycle de vie sera réalisé dans le cadre de LOOP4PACK. La diffusion des résultats permettra à d’autres entreprises d’adhérer à cette valorisation circuit court.