Utiliser des bactéries nourries aux algues pour fabriquer des pots de yaourt biodégradables
Grâce à leurs propriétés mécaniques, thermiques et protectrices, les plastiques sont indispensables à la fabrication en grande série de produits destinés aux consommateurs et d’emballages. Pourtant, la plupart sont produits à partir de combustibles fossiles, sont souvent difficiles à recycler et peuvent entraîner des risques pour l’environnement tels que la pollution microplastique. Alors que de multiples efforts sont déployés pour les récupérer, les réutiliser et les recycler, une autre approche, qui gagne du terrain, consiste à identifier des matériaux de base biodégradables pour les remplacer. Le projet NENU2PHAR a démontré avec succès l’efficacité d’une chaîne de valorisation qui fournit une famille de polymères appelés polyhydroxyalcanoate (PHA), en utilisant des bactéries cultivées sur des sucres produits par des microalgues. «Bien qu’ils soient largement reconnus comme un substitut viable aux plastiques à base de combustibles fossiles, il n’existe pas encore de chaîne de valorisation durable pour les PHA en Europe», explique Pablo Alvarez Diaz du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives, coordinateur du projet NENU2PHAR. Financé par le biais de l’entreprise commune «Une Europe fondée sur la bioéconomie circulaire», le projet a réuni 17 partenaires issus de la recherche et de l’industrie.
Un carburant qui n’entre pas en concurrence avec les aliments
Les PHA sont une classe de polyesters renouvelables, biodégradables et biosourcés, considérés comme appartenant au «groupe des polymères verts». Ils présentent des propriétés physicochimiques, thermiques et mécaniques intéressantes, similaires à celles du polypropylène (PP) et du polyéthylène basse densité (PEBD), qui constituent la majorité des emballages plastiques utilisés aujourd’hui. «Les PHA sont particulièrement intéressants parce qu’ils sont respectueux de l’environnement en fin de vie, ils se dégradent en effet dans le sol, les milieux aquatiques ainsi que dans les composts domestiques et industriels», explique Jean-François Sassi, coordinateur du projet NENU2PHAR. Toutefois, comme les bactéries ont besoin de sucre pour se développer, la production de grandes quantités de plastique de cette manière pose un sérieux problème. «Actuellement, les matières premières carbonées utilisées comme substrats de fermentation proviennent de l’amidon produit à partir de cultures comme le blé et les pommes de terre, ce qui entre en concurrence avec les systèmes d’approvisionnement agroalimentaire traditionnels et fait augmenter les prix des denrées», ajoute Pablo Alvarez Diaz. NENU2PHAR a démontré que les microalgues pouvaient constituer une source idéale de carburant pour les bactéries. La culture d’algues dans des bioréacteurs permet de capter de grandes quantités de CO2 dans l’atmosphère et de le transformer en amidon nécessaire aux bactéries productrices de biopolymères qui en sont gourmandes. «Parvenir à produire de l’amidon blanc pur à partir de microalgues vertes et boueuses a été un moment fort et important, car l’industrie a besoin de plastiques incolores et transparents au début du processus de production», note Jean-François Sassi. L’équipe a également mis au point un processus d’extraction des PHA de la bactérie qui utilise des solvants plus respectueux de l’environnement que les variétés chlorées conventionnelles. Les PHA sont ensuite formulés en matières premières pour la production de bioplastiques. Il est encourageant de constater que le stock de matières premières existe déjà: de la biomasse à base de microalgues est régulièrement produite par les stations d’épuration européennes au cours des processus de traitement des eaux usées. La chaîne de valorisation de NENU2PHAR pourrait transformer un flux de déchets en flux de revenus.
La passerelle vers une économie plus circulaire
Pour démontrer la polyvalence et l’adéquation des PHA, l’équipe a dévoilé une gamme de produits bioplastiques dérivés de microalgues. Il s’agit notamment de barquettes de fromage en tranches, de films pour sceller les préparations, de pots et de sachets pour aliments humides tels que les yaourts, de flacons roll-on pour déodorants, de filaments utilisés dans l’impression 3D, de mailles médicales et d’agro-textiles. «Nous avons reçu des réactions très positives lors de divers événements, les gens nous disant généralement: “Wow, vous avez vraiment réussi.” La faisabilité de ces bioplastiques n’est plus discutable une fois que vous avez tenu en main l’un de nos pots de yaourt», s’enthousiasme Pablo Alvarez Diaz.
Mots‑clés
NENU2PHAR, biodégradable, bioplastique, microalgues, bioréacteurs, agroalimentaire, recyclage, milieu aquatique, biomasse à base de microalgues, polyhydroxyalcanoate, polymère, économie circulaire