Contexte

Pour faire face aux problèmes environnementaux liés aux emballages plastiques1 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 (biodégradables* vs accumulés).

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Actuellement, plus de 99,5% du plastique est produit à partir de ressources fossiles (pétrole) 3. Parmi les plastiques biosourcés, très peu sont produits à partir de ressources non alimentaires

32% des emballages en plastique ne sont pas collectés dans le monde 1, dont au moins 8 millions de tonnes se déversent dans l’océan chaque année 2

Malgré une recherche extrêmement dynamique sur les matériaux biosourcés et biodégradables (>1,4k publications scientifiques/an sur les 10 dernières années), les bio-emballages disponibles ne répondent pas encore aux énormes besoins du marché et aux attentes de la société 4, 5 . Actuellement, les biopolymères commercialisés sont soit issus de ressources alimentaires (ex : PLA, PBS, polymères à base d’amidon ou PHB), soit non biodégradables (ex : PLA) ou non résistant à l’eau (polymères à base d’amidon) 4. Parmi ceux-ci, les PHAs (PolyHydroxyAlkanoates) sont les plus prometteurs en raison de leur biodégradabilité totale en conditions naturelles5 et de leur grande diversité de structure (plus de 150 monomères) 6. Cette diversité permet d’envisager la synthèse de polymères à façon pouvant couvrir une grande gamme d’application5,10,14,15.

Les PHAs sont entièrement synthétisés par une grande diversité de microorganismes sous forme d’inclusions intracellulaires.

Illustration of Monomer structural formula

Les PHAs sont une famille de polyesters naturels (polymères linéaires) composés de monomères 3-hydroxyacides.

Illustration of Monomer structural formula

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) 7,9 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-purification7,13, 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.

Retrouvez la présentation du projet et ses objectifs

LOOP4PACK

Sustainable bioplastics from agro-industrial residues to close the packaging loop: (projet ANR-19-CE43-0006)

Le projet a été financé à hauteur de 482,8 k€ par l’ANR (cout total 761,6 k€), pour une durée de 3 ans et demi.

Références

1 – European Commission’s Directorate-General for Research and Innovation. A Circular Economy for Plastics, Insights from Research and Innovation to Inform Policy and Funding Decisions.; 2019. doi:10.2777/269031

2 – Ellen MacArthur Foundation. The New Plastics Economy: Rethinking the Future of Plastics.; 2016. doi:10.1103/Physrevb.74.035409

3 – Combination of data from European Bioplastics and Plastics Europe for the year 2017

4 – Guillard, Gaucel, Fornaciari, et al. Front Nutr. 2018;5:121. doi:10.3389/FNUT.2018.00121

5  – Koller. Appl Food Biotechnol. 2014;1(1):3-15. doi:10.22037/AFB.V1I1.7127

6 – Li, Yang, & Loh. NPG Asia Mater. 2016;8(4):e265-e265. doi:10.1038/am.2016.48

7 – Kourmentza, Plácido, Venetsaneas, et al. Bioengineering. 2017;4(2):55. doi:10.3390/bioengineering4020055

8 – Kosseva, & Rusbandi. Int J Biol Macromol. 2018;107:762-778. doi:10.1016/J.IJBIOMAC.2017.09.054

9 – Castilho, Mitchell, & Freire. Bioresour Technol. 2009;100(23):5996-6009. doi:10.1016/J.BIORTECH.2009.03.088

10 – Koller, Atlié, Dias, et al. In: Chen, ed. Plastics from Bacteria : Natural Functions and Applications. Vol 14. Microbiology Monographs; 2010:85-119. doi:10.1007/978-3-642-03287-5_5

11 – Fernández-Dacosta, Posada, Kleerebezem, et al. Bioresour Technol. 2015;185:368-377. doi:10.1016/J.BIORTECH.2015.03.025

12 – Harding, Dennis, von Blottnitz, et al. J Biotechnol. 2007;130(1):57-66. doi:10.1016/J.JBIOTEC.2007.02.012

13 – Koller, Niebelschütz, & Braunegg. Eng Life Sci. 2013;13(6):549-562. doi:10.1002/elsc.201300021

14 – Nielsen, Rahman, Rehman, et al. Microb Biotechnol. 2017;0. doi:10.1111/1751-7915.12776

15 – Tan, Chen, Li, et al. Polymers (Basel). 2014;6(3):706-754. doi:10.3390/polym6030706

16 Pagliano, Ventorino, Panico, et al. Biotechnol Biofuels. 2017;10(1):113. doi:10.1186/s13068-017-0802-4

17 Fernández-Dacosta, Posada, Kleerebezem, et al. Bioresour Technol. 2015;185:368-377. doi:10.1016/J.BIORTECH.2015.03.025

18 Berthet, Angellier-Coussy, Chea, et al. Compos Part A  Appl Sci Manuf. 2015. doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.02.006

19 Berthet, Angellier-Coussy, Guillard, et al. J Appl Polym Sci. 2016;133(2):n/a-n/a. doi:10.1002/app.42528