FAQ Matériaux biodégradables

Toutes sortes de matériaux biodégradables existent. Serait-il possible d’y voir un peu plus clair?

Pour y voir un peu plus clair il faut tenter de classer ces matériaux, ce qui n’est pas un chose simple car il existe de nombreuses voies d’entrées.

Prenons par exemple un classement selon la quantité d’énergie nécessaire pour fabriquer 1 kg du matériau considéré (exprimée en mégajoules/kg).

Matériau MJ/kg
PEHD (polyéthylène haute densité). Matériau non biodégradable mais mis ici à titre comparatif 80.00
PHA (polyhydroxyalcanoate). Matériau directement accumulé dans des bactéries cultivées en fermenteur 81.00
PCL (polycaprolactone). Matériau dérivé directement des produits pétroliers 77.00
PLA (acide polylactique). Matériau issu de l’amidon de maïs ou de sucre de betterave à l’issue de processus fermentaires suivis de quelques transformations chimiques 57.00

Un autre classement possible est celui du type principal de ressource utilisée pour la fabrication du matériau biodégradable (en rouge les plus fréquemment utilisés en Europe en 2007 dans les domaines de l’agriculture et de l’agroalimentaire)

Matériaux biodégradables dont la ressource principale est renouvelable à court ou moyen terme (= matériaux dont la ressource primaire végétale ou (et) animale est maintenue artificiellement – maïs, cultures bactériennes, forêt cultivée, etc…- ou naturellement —algues marines, crustacés, etc… -) Matériaux biodégradables dont la ressource principale n’est pas renouvelable à court et moyen terme (= matériaux issus de la transformation des produits pétroliers, dont la ressource est limitée dans le temps)
Au moment de leur biodégradation, ils dégagent un CO2 qui a été emprunté à l’atmosphère actuelle. Il s’agit donc d’une simple restitution d’un prélèvement effectué dans les mois voire les quelques années qui ont précédé la naissance du matériau. Ce CO2 n’augmente pas la concentration actuelle du CO2 atmophérique et ne contribue donc pas à l’effet de serre.

Attention cependant! Cultiver des plantes, élever des animaux, mettre en place les process industriels nécessaires… demande de l’énergie qui est souvent une énergie d’origine pétrolière. Selon le polymère fabriqué, le bilan carbone peut parfois être très mauvais.

Au moment de leur biodégradation, ils dégagent du CO2 piégé il y a plusieurs centaines de millions d’années. Ce CO2 augmente la concentration actuelle du CO2 atmophérique, contribuant ainsi (même si c’est très faiblement) à l’effet de serre
Agar Agar (algues)

Alginates (algues)

Amidon et dérivés (maïs, pomme de terre, pois, blé)

Caséïne et caséinates (lait)

Cellulose et dérivés comme le papier, la viscose, la rayonne, la cellophane et l’acétate de cellulose(bois)

Chitine et Chitosan (crustacés, lichens, champignons)

Gélatine (peau et tissus conjonctifs des animaux)

Gluten (blé)

Huiles estérifiées ou époxydées (colza, soja, maïs, tournesol, ricin)

PHA (polyhydroxyalcanoates) (bactéries + amidon + huiles végétales). Le PHB (polyhydroxybutyrate), le PHV (polyhydroxyvalérate) et le PHBH (Poly 3-hydroxybutyrate-co-hydroxyhexanoate) font partie des PHA

PLA (acide polylactique) (amidon de maïs ou sucre de betterave + bactéries + process chimique)

PBAS (polybutylène adipate succinate)

PBAT (polybutylène adipate téréphtalate)

PBS (polybutylène succinate)

PBSC (polybutylène succinate carbonate)

PCBS (polycaprolactone butyrène succinate)

PCL (polycaprolactone)

PES (poléthylène succinate)

PMAT (polyméthylène adipate téréphtalate)

Polyamides

PVA (alcool polyvinylique)

PBAH (polybutylène adipate aminohexanoate)

PBAC (polybutylène adipate caprolactam)

Une troisième méthode de classement est celle qui tient compte de l’origine principale du matériau biodégradable

 

Origine animale Origine végétale
Chitine et Chitosan (crustacés, lichens, champignons) Alginates (algues)

Amidon et dérivés (maïs, pomme de terre, pois, blé)

Cellulose et dérivés (bois)

Gluten (blé)

Huiles estérifiées ou époxydées (colza, soja, maïs, ricin, tournesol)

PHA (polyhydroxyalcanoates) (huiles végétales, amidon, bactéries)

PLA (acide polylactique) (maïs, betterave, bactéries)

Gélatine (peau et tissus conjonctifs des animaux) Polymères biodégradables pétroliers (l’origine du pétrole est aussi bien végétale qu’animale)

 

Passons maintenant à une quatrième manière de les classer, selon la composition chimique (sur fond jaune, les classes principales)

Les polysaccharides (La plupart sont extraits des végétaux). L’amidon et la cellulose sont les polymères les plus utilisés dans les usages agricoles, agroalimentaires et d’emballage. Les autres se retrouvent surtout comme adjuvants dans la pharmacopée. Ils sont caractérisés par une très grande aptitude à la biodégradation.
  • Agar Agar
  • Alginates
  • Amidon
  • Carraghénates
  • Cellulose et dérivés
  • Dextrane (issu de fermentation)
  • Gommes diverses
  • Pectine
  • Pullulane (issu de fermentation
  • Xanthane (issu de fermentation)
Les polyesters (groupe de polymères très important.) Quasiment tous les biomatériaux actuels destinés à l’agriculture, à l’agroalimentaire ou plus spécifiquement à l’emballage en contiennent peu ou prou.
On distingue quelques sous-groupes de polyesters
Les polyesters aliphatiques (longues chaînes carbonées acycliques) non aromatiques (pas de présence de noyaux aromatiques)
  • PLA (acide polylactique)
  • PHA (Polyhydroxyalcanoates)
  • PCL (polycaprolactone)
Les polyesters aliphatiques aromatiques (présence de noyaux aromatiques)
  • PBS (polybutylène succinate)
  • PBSC (polybutylène succinate carbonate)
  • PES (polyéthylène succinate)
Les co-polyesters (synthèse de polymères effectuées à partir de plusieurs types de polyesters-en général 2-), quasiment tous de type aliphatiques aromatiques
  • PBAS (polybutylène adipate succinate)
  • PBASL (polybutylène adipate succinate lactate)
  • PBAT (polybutylène adipate téréphtalate)
  • PBSAT (polybutylène succinate adipate téréphtalate)
  • PCBS (polycaprolactone butyrène succinate)
  • PMAT (polytétraméthylène adipate téréphtalate)
Les co-polyesters amides (PBAH et PBAC) sont un cas particulier des co-polyesters.
  • PBAH (polybutylène adipate aminohexanoate)
  • PBAC (polybutylène adipate caprolactam)
Les protéines
  • Gluten de blé
  • Polyacides aminés
  • Zéine de maïs
Les oléiques Huiles de colza, maïs, soja, tournesol ou ricin estérifiées
Les viniliques
  • PVOH (alcool polyvinilique)
  • PVA (polyvinyl acétate)

Qui fabrique quoi? Classement selon le fabriquant de la résine de base (compound)

Amidon de maïs et de pommes de terre Roquette SA
Amidon déstructuré Ecofram National Starch
Amidon granulaire Ecopolym

Polyclean

Amyplast

Polychim

Archer Daniels Midland

Amylum

Amidon thermoplastique Paragon Avebe
Chitosan Dolon CC

Kytex

Aicello Chemical

Marine Commodities Inc.

Ester d’acides gras + amidon Cornpole CP Japan Cornstarch
Gluten Gluten de blé Roquette SA
Huiles de maïs, colza et ricin estérifiées Origo-Bi Novamont
Cellulose Cellulose, pâte à papier Divers (Ahlstöm, Smurfit Kappa, Lenzing, ..)
PBAC BAK 1095 Bayer
PBAH BAK 2195 Bayer
PBAS Bionolle 3000, 3900 et 5000

EnPol G4000 series

Showa High Polymer

Ire Chemical

PBASL GS PLA Mitsubishi Chemical
PBAT Ecoflex BASF
PBAT + amidon de blé Bio Cérès Futuramat
PBAT + amidon de maïs Mater-Bi NF01U Novamont
PBAT + farine de maïs Biofilm Ulice-Limagrain
PBCS Celgreen CBS series Daicel Chemical Industries
PBS Bionolle 1000 et 1900 Showa High Polymer
PBSAT EnPol G8000 series Ire Chemical
PCL Celgreen PH1P à PH7 series

Tone

Capa

Cal-Green

Daicel Chemical Industry

Union Carbide

Solvay

Daicel Chemical

PCL + amidon Mater-Bi ZF03U/A

Biofilm, Bioplast

Novamont

Biotec

PHA Biomer

PHA

PHBH

Biopol (PHB et PHV)

Biomer

Procter & Gamble

Kaneka Corporation

Metabolix

PLA (différents grades) Solanyl (> pommes de terre)

Nature Works

Revode 100 series

Lactron B100

Kanepearl B100

Lacea

Vyloeco BE

Toyota Ecoplastics U’z series

Rodenburg

Cargill

Daishin Pharma-Chemy

Kanebo Gohsen Limited

Kaneka Corporation

Mitsui Chemicals

Toyobo

Toyota Motor Corporation

PLA + PBAT (Ecoflex) Ecovio BASF
PLA + PCL Vyloecol BE et HYD series Toyobo
PMAT Eastar-Bio Ultra

Eastar-Bio

Novamont

Eastman Chemical

PVA Vinex

Aquafilm

Air Products and Chemical

Linpac

PVA + amidon Mater-Bi classe A Novamont
PVOH Gosenol

Ecomaty

Kuraray Poval series

J-Poval

Nihon Gosei Kagaku Kogyo

Nihon Gosei Kagaku Gogyo

Kuraray

Japan Vam & Poval

 

A côté de tous ces fabricants de résines de base (liste non exhaustive…) il existe une foultitude d’extrudeurs, thermoformeurs, injecteurs qui produisent des milliers de produits différents portant chacun des noms parfois évocateurs mais le plus souvent fantaisistes (nécessité marketing oblige…). L’utilisateur final est la plupart du temps perdu dans cette jungle et SERPBIO préconise d’une part que les produits vendus portent très clairement la référence à une norme (EN 13432 ou EN 52001) et que d’autre part la composition du matériau soit explicitement indiquée (un peu comme celle qui est obligatoire dans l’industrie agro-alimentaire). Quelques exemples sont donnés à la page suivante…

Nom du producteur Nom commercial Composition
Agri Polyane (Deltalène) Biopolyane (Biolène PBAT + amidon (Mater-Bi)
Ahlström Sequana Papier

Papier renforcé fils cellulose

Amarande Feutramat Fibres végétales + Mater-Bi (PBAT + amidon)
Barbier Bionov

Biofilm

Biolice

Fiberplast

PBAT + farine de maïs (Ulice Limagrain)
Bato Clips PBAT + amidon (Mater-Bi)

PLA + amidon de pommes de terre (Rodenburg)

PBAT + amidon + Origo-Bi (Mater-Bi)

Filpack Clips PLA + amidon
FKuR BioFlex

Bi-Opl

Biofolie

PLA (Nature Works) + PBAT (BASF)
Guérin Biomulch PBAT + amidon (Mater-Bi)
Lemaire Olivier Clips PLA + amidon
Plantacult Ecofil (ficelle pour palissage) Papier
Protema (Azcos) Biotelo PBAT + amidon (Mater-Bi)
Solplast Solbio PBAT + amidon (Mater-Bi)
Treofan (Trespaphan) Biophan PLA (Nature Works)
Yokozuna Yokofilm PBAT + amidon (Mater-Bi)