Comment les plastiques peuvent de manière surprenante aider à lutter contre le changement climatique

Qu'est-ce que votre voiture, votre téléphone, votre bouteille de soda et vos chaussures ont en commun? Ils sont tous en grande partie fabriqués à partir de pétrole. Cette ressource non renouvelable est transformée en un ensemble polyvalent de produits chimiques appelés polymères, ou plus communément plastiques. Chaque année, plus de 5 milliards de gallons d'huile sont convertis en plastiques.

Les polymères sont à l'origine de nombreuses inventions importantes des dernières décennies, telles que l'impression 3D. Les «plastiques techniques», utilisés dans des applications allant de l'automobile à la construction en passant par les meubles, ont des propriétés supérieures et peuvent même aider à résoudre des problèmes environnementaux. Par exemple, grâce aux plastiques techniques, les véhicules sont maintenant plus légers, leur consommation de carburant est donc meilleure. Mais à mesure que le nombre d'utilisations augmente, la demande de plastiques augmente également. Le monde produit déjà plus de 300 millions de tonnes de plastique chaque année. Ce nombre pourrait être six fois plus élevé d’ici 2050.

Les pétro-plastiques ne sont pas fondamentalement si mauvais que ça, mais c’est une opportunité manquée. Heureusement, il y a une alternative. Le passage de polymères à base de pétrole à des polymères à base biologique pourrait réduire les émissions de carbone de plusieurs centaines de millions de tonnes chaque année. Les polymères biosourcés sont non seulement renouvelables et plus écologiques à produire, mais ils peuvent également avoir un effet bénéfique net sur le changement climatique en agissant comme un puits de carbone. Mais tous les biopolymères ne sont pas créés égaux.

Biopolymères dégradables

Vous avez peut-être déjà rencontré des «bioplastiques», notamment des ustensiles jetables - ces plastiques sont dérivés de plantes plutôt que de pétrole. Ces biopolymères sont fabriqués en nourrissant des sucres, le plus souvent de la canne à sucre, de la betterave à sucre ou du maïs, à des microorganismes produisant des molécules précurseurs pouvant être purifiées et liées chimiquement pour former des polymères aux propriétés variées.

Les plastiques d'origine végétale sont meilleurs pour l'environnement pour deux raisons. Premièrement, l’énergie nécessaire à la fabrication de plastiques à base de plantes a été considérablement réduite - jusqu’à 80%. Alors que chaque tonne de plastique dérivé du pétrole génère deux à trois tonnes de CO₂, cette quantité peut être réduite à environ 0,5 tonne de CO₂ par tonne de biopolymère et les processus ne cessent de s’améliorer.

Deuxièmement, les plastiques à base de plantes peuvent être biodégradables, ils ne s’accumulent donc pas dans les décharges.

Même si c’est génial pour les produits jetables comme les fourches en plastique de se biodégrader, une durée de vie plus longue est parfois importante - vous ne voudriez probablement pas que le tableau de bord de votre voiture se transforme lentement en une pile de champignons au fil du temps. De nombreuses autres applications nécessitent le même type de résilience, telles que les matériaux de construction, les dispositifs médicaux et les appareils ménagers. Les biopolymères biodégradables ne sont pas non plus recyclables, ce qui signifie que davantage de plantes doivent être cultivées et traitées en permanence pour répondre à la demande.

Biopolymères comme stockage de carbone

Les plastiques, quelle que soit leur source, sont principalement constitués de carbone - environ 80% en poids. Bien que les plastiques dérivés du pétrole ne dégagent pas de CO₂ de la même manière que les combustibles fossiles, ils ne permettent pas non plus de séquestrer un excès de ce polluant gazeux - le carbone du pétrole liquide est simplement converti en plastiques solides.

Les bio-polymères, quant à eux, sont dérivés de plantes, qui utilisent la photosynthèse pour convertir le CO₂, l'eau et la lumière du soleil en sucres. Lorsque ces molécules de sucre sont converties en biopolymères, le carbone est efficacement verrouillé de l’atmosphère, à condition qu’il ne soit ni biodégradé ni incinéré. Même si les biopolymères aboutissent dans une décharge, ils continueront de jouer ce rôle de stockage du carbone.

Le CO₂ ne représente qu'environ 28% de carbone en poids, de sorte que les polymères constituent un énorme réservoir dans lequel stocker ce gaz à effet de serre. Si l'approvisionnement mondial actuel d'environ 300 millions de tonnes de polymères était entièrement non biodégradable et biosourcé, cela équivaudrait à un gigaton - un milliard de tonnes - de CO₂ séquestré, soit environ 2,8% des émissions mondiales actuelles. Dans un rapport récent, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat a souligné la capture, le stockage et la réutilisation du carbone en tant que stratégie clé pour atténuer le changement climatique; les biopolymères pourraient apporter une contribution essentielle, jusqu'à 20% de l'élimination du CO₂ nécessaire pour limiter le réchauffement de la planète à 1,5 degrés Celsius.

Le marché des biopolymères non dégradables

Les stratégies actuelles de séquestration du carbone, y compris le stockage géologique qui pompe les émissions de CO₂ et l'agriculture régénérative qui stocke plus de carbone dans le sol, s'appuient fortement sur une politique visant à obtenir les résultats souhaités.

Bien que ces mécanismes soient essentiels pour l'atténuation du changement climatique, la séquestration du carbone sous forme de biopolymères peut potentiellement exploiter un autre facteur: l'argent.

La concurrence basée uniquement sur le prix a été difficile pour les biopolymères, mais les premiers succès montrent une voie vers une plus grande pénétration. Un aspect intéressant est la possibilité d’accéder à de nouveaux produits chimiques que l’on ne trouve pas actuellement dans les polymères dérivés du pétrole.

Considérer la recyclabilité. Peu de polymères traditionnels sont vraiment recyclables. En réalité, ces matériaux sont le plus souvent recyclés, ce qui signifie qu’ils ne conviennent que pour des applications de faible valeur, telles que les matériaux de construction. Grâce aux outils de génie génétique et enzymatique, cependant, des propriétés telles que la recyclabilité complète - qui permet au matériau d'être utilisé de manière répétée pour la même application - peuvent dès le départ être transformées en biopolymères.

Aujourd'hui, les biopolymères reposent en grande partie sur les produits de fermentation naturels de certaines espèces de bactéries, telles que la production par Lactobacillus d'acide lactique - le même produit qui fournit l'acidité dans les bières acides. Bien que ceux-ci constituent une bonne première étape, les recherches récentes suggèrent que la véritable polyvalence des biopolymères devrait être exploitée au cours des prochaines années. Grâce à la capacité moderne d'ingénierie des protéines et de modification de l'ADN, la conception personnalisée de précurseurs de biopolymères est désormais à portée de main. Avec lui, un monde de nouveaux polymères devient possible - des matériaux dans lesquels le CO₂ actuel résidera sous une forme plus utile et plus précieuse.

Pour que ce rêve se réalise, des recherches supplémentaires sont nécessaires. Alors que les premiers exemples sont ici aujourd'hui - comme le Coca-Cola PlantBottle partiellement bio-fondé - la bio-ingénierie nécessaire pour réaliser nombre des nouveaux biopolymères les plus prometteurs est encore au stade de la recherche - comme une alternative renouvelable à la fibre de carbone qui pourrait être utilisée dans tout, des vélos aux pales d'éoliennes.

Les politiques gouvernementales soutenant la séquestration du carbone contribueraient également à favoriser l'adoption. Avec ce type de soutien en place, l'utilisation importante de biopolymères en tant que stockage de carbone est possible dès les cinq prochaines années - un calendrier susceptible de contribuer de manière significative à la résolution de la crise climatique.

Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation par Joseph Rollin et Jenna E. Gallegos. Lisez l'article original ici.