Polymères bio-sourcés

Les polyesters représentent un large groupe de polymères qui ont le potentiel d'être produits à partir de matières premières d'origine biologique.

Les plus importants pour une évolution vers des produits chimiques d'origine biologique sont le PET, le PBT, le PBS, le PBA et les copolymères PBAT, poly(butylène succinate-co-lactate) (PBSL), poly(butylène succinate adipate) (PBSA) et poly(butylène succinate téréphtalate) (PBST), mais aussi le polyacétate de vinyle (PVAc), les polyacrylates, le poly(triméthylène naphtalate) (PTN), le poly(triméthylène isophtalate) (PTI) et l'élastomère de polyester thermoplastique.

Ces polymères sont produits à partir d'un diol biosourcé, tandis que le diacide ou le diester peut être biosourcé (comme l'acide succinique ou adipique) ou pétrochimique (comme le PTA et/ou le téréphtalate de di-méthyle, DMT).
Parmi eux, le PET est le polyester le plus utilisé, avec des propriétés physiques et mécaniques qui lui permettent d'être utilisé pour les fibres (65 %) et les emballages (35 %).
Cette dernière application concerne les bouteilles (76 %), les conteneurs (11 %) et les films (13 %). Il joue un rôle important sur le marché du plastique, mais en raison de sa faible durabilité due à une dégradabilité beaucoup plus lente, il pose de sérieux problèmes environnementaux, en particulier pour le traitement des déchets, lorsqu'il est utilisé pour des applications de courte durée, comme par exemple lorsqu'il est employé comme emballage alimentaire.

Afin de réaliser un plastique durable, les produits chimiques de départ tels que l'éthylène glycol (EG) et les monomères PTA et/ou DMT doivent être obtenus à partir de sources biologiques.

Un avantage intéressant du furfural est qu'il peut être facilement converti en d'autres produits chimiques utilisés pour la synthèse de polymères biosourcés, tels que le PBS et les polyoxabicyclates.

Le PET biosourcé est identique au PET pétrochimique et peut être traité par moulage par injection, moulage par soufflage et extrusion, ainsi que par des procédés d'impression directe en 3D.
Ce PET biosourcé n'est pas biodégradable, mais il existe néanmoins une dégradation microbienne du PET. Grâce à l'action de la polyester hydrolase microbienne, il est considéré comme une alternative clé pour le recyclage du PET.
En fait, la méthode de la glycolyse est avantageuse pour dépolymériser le PET opaque et coloré qui ne peut être recyclé en raison de la présence de pigments, mais le coût énergétique élevé associé à la température élevée requise et les longs temps de réaction nécessaires à la dépolymérisation font que ce procédé n'est ni économique ni durable sur le plan de l'environnement.
Les monomères EG et PTA obtenus pourraient être réutilisés dans la synthèse du PET, ainsi que pour d'autres polymères.

Pour remplacer les méthodes chimiques de dépolymérisation du PET, une série d'enzymes provenant de différents micro-organismes pourrait être utilisée dans le cadre d'une stratégie plus durable.
Les polymères biosourcés, qu'ils soient biodégradables ou non biodégradables, sont certifiés comme étant biosourcés conformément aux normes internationales telles que EN 16640:2015, ISO 16620-4:2016, ASTM 6866-18 et EN 16785-1:2015.

En particulier, les normes EN 16640:2015, ISO 16620-4:2016 et ASTM 6866-18 mesurent la teneur en carbone biosourcé d'un matériau à l'aide de mesures du 14C, tandis que la norme EN 16785-1:2015 mesure la teneur en carbone biosourcé d'un matériau à l'aide d'analyses du radiocarbone et d'analyses élémentaires.

Une autre approche consiste à remplacer l'acide téréphtalique par différents composés dérivés de la biomasse, tels que l'acide 2,5-furandicarboxylique (FDCA) pour la production de polyéthylène furanoate (PEF).
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.