La manière surprenante dont les plastiques pourraient réellement contribuer à lutter contre le changement climatique

La manière surprenante dont les plastiques pourraient réellement contribuer à lutter contre le changement climatique
Aujourd’hui, plus de 99 pour cent des plastiques proviennent du pétrole, mais de nouvelles options biologiques sont en train de devenir disponibles.
Icônes par Vectors Market, Freepik et srip, CC BY

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. Plus de 5 milliards de gallons de pétrole chaque année sont transformés en plastiques seuls.

Les polymères sont à l'origine de nombreuses inventions importantes des dernières décennies, telles que 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, donc ils obtiennent une meilleure consommation de carburant. Mais à mesure que le nombre d'utilisations augmente, il en va de même de la demande de plastiques. Le monde produit déjà plus de 300 millions de tonnes de plastique chaque année. Ce nombre pourrait être six fois supérieur à 2050.

Les pétro-plastiques ne sont fondamentalement pas si mauvais, mais ils représentent 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. 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.

Les bioplastiques ne dépendent pas du forage pétrolier, car leur carbone provient de CO₂ déjà présent dans l'atmosphère. (la façon surprenante dont les plastiques pourraient réellement aider à lutter contre le changement climatique)Les bioplastiques ne dépendent pas du forage pétrolier, car leur carbone provient de CO₂ déjà présent dans l'atmosphère. QiuJu Song / Shutterstock.com

Biopolymères dégradables

Vous avez peut-être rencontré “bioplastiques”Auparavant, comme les ustensiles jetables en particulier - ces plastiques sont dérivés de plantes au lieu de l'huile. Ces biopolymères sont obtenus en nourrissant des sucres, le plus souvent de la canne à sucre, de la betterave à sucre ou du maïs, à des micro-organismes 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, il y a une réduction spectaculaire de l’énergie requise pour fabriquer des plastiques à base de plantes - par autant que 80 pour cent. Alors que chaque tonne de plastique dérivé du pétrole génère des tonnes de CO₂ de 2 à 3, cette quantité peut être réduite à environ 0.5 tonnes de CO₂ par tonne de biopolymère, et les processus ne font que s’améliorer.

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


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Bien que ce soit idéal pour les biodégradables comme les fourches en plastique, 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.

Bio-polymères comme stockage de carbone

Les plastiques, quelle que soit leur source, sont principalement constitués de carbone - environ 80 pour cent 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, en revanche, 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 le carbone est efficacement emprisonné de l'atmosphère - tant qu'ils ne sont pas biodégradés ou incinérés. Même si les biopolymères finissent dans une décharge, ils continueront de jouer ce rôle de stockage du carbone.

Le CO₂ ne représente qu'environ 28 pour cent de carbone par poidsLes polymères constituent donc un énorme réservoir dans lequel stocker ce gaz à effet de serre. Si l’offre annuelle mondiale actuelle d’environ 300 millions de tonnes de polymères était non biodégradable et d'origine biologique, cela équivaudrait à un gigaton - un milliard de tonnes - de CO₂ séquestré, soit environ 2.8 pour cent émissions mondiales actuelles. Dans un rapport récent, le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat a souligné que la capture, le stockage et la réutilisation du carbone constituaient une stratégie clé pour atténuer le changement climatique; les biopolymères pourraient apporter une contribution essentielle, jusqu'à 20 pour cent de l'élimination du CO₂ nécessaire pour limiter le réchauffement planétaire à 1.5 degrés Celsius.

Le marché des biopolymères non dégradables

Stratégies actuelles de séquestration du carbone, y compris stockage géologique qui pompe les émissions de CO₂ sous terre ou agriculture régénératrice qui stocke plus de carbone dans le sol, s’appuie fortement sur la politique pour obtenir les résultats souhaités.

Bien qu'il s'agisse de mécanismes critiques pour l'atténuation du changement climatique, la séquestration de carbone sous forme de biopolymères pourrait potentiellement exploiter un autre facteur: l'argent.

La concurrence fondée uniquement sur le prix a été difficile pour les biopolymères, mais premiers succès montrer un chemin 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.

Les bouteilles en pétro-plastique ne peuvent être recyclées que quelques fois. (la façon surprenante dont les plastiques pourraient réellement aider à lutter contre le changement climatique)Les bouteilles en pétro-plastique ne peuvent être recyclées que quelques fois. hans / pixabay, CC BY

Considérer la recyclabilité. Peu de polymères traditionnels sont vraiment recyclable. 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, des propriétés comme recyclabilité complète - qui permet au matériau d'être utilisé de manière répétée pour la même application - peut être conçu dès le départ en bio-polymères.

Les biopolymères aujourd'hui reposent en grande partie sur les produits de fermentation naturelle de certaines espèces de bactéries, tels que la production par Lactobacillus d’acide lactique - le même produit qui donne l’acidité des bières acides. Bien que ceux-ci constituent une bonne première étape, les recherches récentes suggèrent que la véritable polyvalence des biopolymères va se concrétiser dans les prochaines années. Grace à capacité moderne d'ingérer des protéines et de modifier l'ADN, la conception personnalisée de précurseurs de biopolymères est maintenant à portée de main. Avec elle, un monde de nouveaux polymères devient possible - des matériaux dans lesquels le CO₂ actuel résidera sous une forme plus utile et plus précieuse.

Les avions commencent également à être en polymères - les bio-polymères sont la prochaine étape. (la façon surprenante dont les plastiques pourraient réellement aider à lutter contre le changement climatique)Les avions commencent également à être en polymères - les bio-polymères sont la prochaine étape. Eric Salard / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Pour que ce rêve se réalise, des recherches supplémentaires sont nécessaires. Bien que les premiers exemples soient ici aujourd'hui - comme le PlantBottle Bio Coca-Cola - la bio-ingénierie nécessaire pour réaliser nombre des nouveaux biopolymères les plus prometteurs est encore au stade de la recherche - comme un alternative renouvelable à la fibre de carbone cela pourrait être utilisé 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 d'apporter une contribution significative à la résolution de la crise climatique.La Conversation

À propos des auteurs

Joseph Rollin, chercheur postdoctoral en bioénergie, Laboratoire national des énergies renouvelables et Jenna E. Gallegos, chercheuse postdoctorale en génie chimique et biologique, Colorado State University

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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