Polymères d'origine biologique

Le PE est le polymère le plus utilisé dans le monde. Le monomère de départ utilisé pour la synthèse est l'éthylène, ce qui est également le cas pour d'autres polymères tels que le PVC et le PS, et il est généralement obtenu par distillation à partir de matières premières pétrolières.

Cependant, un grand intérêt est actuellement porté à l'obtention de ce polymère à partir de ressources biologiques et, jusqu'à présent, l'approche suivie a été de synthétiser le monomère éthylène par déshydratation du bioéthanol, obtenu à partir du glucose.

Le glucose peut être obtenu à partir de différentes matières premières biologiques, telles que la canne à sucre, la betterave sucrière, les amidonniers issus du maïs, du blé ou d'autres céréales et les matières lignocellulosiques.
Lorsque l'on part de la canne à sucre, des processus tels que le nettoyage, le tranchage, le déchiquetage et le broyage sont utilisés pour obtenir le principal produit, le jus de canne à sucre, et le sous-produit, la fibre de canne à sucre (bagasse).
Le jus, qui contient 12 à 13 % de saccharose, est fermenté en anaérobiose pour obtenir de l'éthanol.
L'éthanol est distillé afin d'éliminer l'eau, ce qui donne une solution azéotropique d'éthanol hydraté, à 95,5 % en volume, et un sous-produit appelé vinasse.
La polymérisation ultérieure du monomère d'éthylène obtenu de cette manière est la même que celle suivie lors de l'utilisation d'éthylène dérivé du pétrole, et le bio-polymère correspondant est identique dans ses propriétés chimiques, physiques et mécaniques au PE d'origine fossile, y compris en ce qui concerne les processus de recyclage mécanique.
La polymérisation permet d'obtenir différents types de bio-PE : bio-HDPE avec un faible degré de ramification des chaînes courtes (environ sept branches pour 1 000 atomes de carbone), bio-LLDPE avec un degré élevé de ramification des chaînes courtes et bio-LDPE avec un degré élevé de ramification des chaînes courtes + ramification des chaînes longues (environ 60 branches pour 1 000 atomes de carbone).

Structure chimique générale des polymères HDPE, LLDPE et LDPE :

Le LLDPE est obtenu par copolymérisation de l'éthylène et du butène, de l'hexane ou de l'octane. Pour sa transformation, les mêmes installations et machines peuvent être utilisées.
Le Bio-PE n'est pas biodégradable.

Le sous-produit de la bagasse est utilisé comme source de combustible primaire dans le processus de la sucrerie, car sa combustion produit une quantité de chaleur qui peut couvrir les besoins en énergie. Un surplus de chaleur et/ou d'électricité peut également être produit.
Le sous-produit de la vinasse peut être utilisé comme engrais.