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Posté par Adrien le Jeudi 20/12/2012 à 12:00
Bioplastique: créer de nouveaux matériaux biosourcés
Malgré la croyance populaire, les premiers plastiques produits par l'homme étaient des bioplastiques, c'est-à-dire que leur origine était biosourcée, donc renouvelable. En fait, on utilisait les matériaux naturels comme la cellulose du bois pour en faire différents matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.). L'acétate de cellulose, inventé en 1865, a servi à la base de films en photographie. La cellulose du bois a aussi été utilisée comme composant de certains adhésifs. "Henry Ford (Henry Ford (30 juillet 1863 à Dearborn, Michigan, États-Unis - 1947) est le fondateur de la Ford Motor Company. Il est aussi à l'origine de ce qui est appelé au XXIe siècle le...), ce grand industriel étatsunien, fabriquait des bioplastiques à partir de l'huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à l'état liquide à température ambiante et qui ne se mélangent pas à...) de soja (Le soja, ou soya, est une plante grimpante de la famille des Fabacées, du genre Glycine (à ne pas confondre avec la glycine, Wisteria sp.), proche du haricot, largement cultivée pour ses graines...) en utilisant comme fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) de renfort du chanvre ou du lin, raconte le nouveau directeur du Département de génie chimique et de génie biotechnologique, Michel Huneault. Il fabriquait ainsi des panneaux de composite extrêmement résistants pour ses voitures (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de...). Les matériaux biosourcés ont été abandonnés pour des polymères issus du pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de cette énergie fossile est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine, car le pétrole fournit la quasi...) en raison des coûts inférieurs de production."

Après avoir été chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...) durant 17 ans au Conseil national de recherches Canada, Michel Huneault avait envie de renouer avec le monde (Le mot monde peut désigner :) académique et de prendre contact avec les étudiants. "La formation est également quelque chose de plus concret que la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...), dit-il. Dans un cours, il faut transmettre une matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace...): il y a un début, un milieu et une fin. À la toute fin, les étudiants passent un examen et c'est en quelque sorte également le test du professeur. Parfois, des notions que nous pensions bien assimilées par des étudiants ne semblent pas avoir été comprises, tandis que d'autres, pour lesquelles nous croyions ne pas avoir transmis suffisamment de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.), ont été mieux comprises. La communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles...) constitue en réalité le véritable défi du professeur", explique l'expert en génie chimique.

Diplômé de l'École polytechnique de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la culture, de la finance et des affaires...), le professeur Huneault a été agent de recherche au Conseil national de recherches Canada de 1992 à 2009 et professeur associé au Département de génie chimique de l'École polytechnique de Montréal de 2003 à 2009. Il a obtenu en 2007 le prix Morand Lambla décerné annuellement par la Polymer Processing Society pour souligner les accomplissements et l'originalité de la recherche.

Mélanger des plastiques pour créer une nouvelle famille

L'expertise développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à la courbe.) par Michel Huneault dans le domaine des plastiques se situe principalement au niveau du malaxage des plastiques, ou comment mélanger des plastiques ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) pour former des synergies qui auront des propriétés répondant aux attentes de certains produits. "Au Conseil national de recherches Canada, les demandes provenaient de secteurs très variés comme l'automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée...), les piles à combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant...), les matériaux d'emballage, ce qui m'a permis de travailler sur un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'applications variées", souligne le chercheur.

En 2007, son équipe de travail a réussi la compatibilisation de l'amidon thermoplastique avec le poly(acide lactique) ou PLA, la clé à la base du développement de ces matériaux. À l'origine, l'amidon et le PLA sont des matériaux biosourcés qui étaient disponibles en grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de...) au moment où les recherches sur cette question ont débuté.

"Nous avons trouvé une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de...) faisant le lien entre les deux phases polymères qui sont mélangées. Il n'y a plus de séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans...) de phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) comme dans le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est...) huile et eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), par exemple", précise le professeur Huneault, qui ajoute: "La compatibilisation de l'amidon thermoplastique et du PLA a significativement amélioré tant les propriétés mécaniques et optiques que les propriétés de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) de ces nouveaux matériaux", dit le chercheur. Les articles scientifiques qu'il a publiés à ce sujet ont été très bien reçus par ses pairs, et ils ont été abondamment cités par d'autres chercheurs.

La recette du bioplastique

Pour faire des bioplastiques, une première voie consiste à modifier chimiquement des polymères naturels tels l'amidon ou la cellulose. Une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps....) voie est la production de monomères à partir de sources renouvelables telles l'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) lactique et la polymérisation de ce monomère afin de fabriquer le PLA. Une troisième voie possible est la production de polymères par synthèse naturelle obtenue au moyen de microorganismes contenus dans un milieu de fermentation. Une famille de polyesters appelée polyhydroxy alcanoate peut être produite de cette façon en utilisant des glucides ou des lipides comme matière première.

Le professeur Huneault travaille depuis quelques années sur la transformation de l'amidon pour en faire de l'amidon thermoplastique. "Pour ce faire, la structure cristalline de l'amidon doit être brisée par un processus thermomécanique et par l'ajout de plastifiants appropriés, explique-t-il. L'amidon ainsi rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de...) thermoplastique doit ensuite être encapsulé dans la matrice polymère de manière à le protéger de l'eau. L'ajout de tensioactif (Un tensioactif ou agent de surface est un composé qui modifie la tension superficielle entre deux surfaces. Les composés tensioactifs sont des molécules amphiphiles,...) permet de finement disperser la phase amidon. Si l'opération réussit, le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) devient très polyvalent selon la recette choisie, il peut servir tant dans des applications de matériaux plus caoutchoutés qu'à des matériaux extrêmement rigides", soutient le spécialiste.

D'ici 2020, les politiques québécoises en matière d'enfouissement sanitaire visent à éliminer la mise sous terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...) contrôlée de matières organiques. Le développement de bioplastiques compostables répond aux besoins de la société afin de faciliter le compostage (Le compostage peut être défini comme un procédé biologique contrôlé de conversion et de valorisation des matières organiques (sous-produits de la biomasse, déchets organiques d'origine...) ou la méthanisation (La méthanisation, ou digestion anaérobie, est le processus naturel biologique de dégradation de la matière organique en absence d'oxygène. Il se retrouve dans les sédiments, les...) des emballages souillés qui ne sont pas actuellement recyclables économiquement parlant. L'industrie s'adapte à ces nouvelles réalités et offre de plus en plus de choix en termes de matériaux compostables performants. Les recherches actuelles se poursuivent en ce sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine....) afin de fournir des voies différentes à la société. Les coûts et l'empreinte écologique (L’empreinte écologique vise à traduire de manière facilement compréhensible l’impact d’activités humaines sur les écosystèmes et la planète. Elle se mesure généralement en surface (hectares par individu, ou hectares consommés par...) qui y sont associés devront être définis afin que nous soyons bien informés pour faire le bon choix.

Une autre grande force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles « force...) motrice du développement des bioplastiques est le fait que la biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. Dans le domaine de l'énergie, le terme de biomasse regroupe...) représente une source de matière première dont le prix, à long terme, demeure plus stable que celui du pétrole. De plus, comme la production se fait à partir de la biomasse, l'empreinte carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) des bioplastiques est souvent avantageuse par rapport à celle relative à la production des plastiques conventionnels. De plus en plus prisés, les bioplastiques deviendront donc prochainement un incontournable dans la chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) de consommation. Les travaux du professeur Huneault y contribuent déjà grandement.

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Source: Université de Sherbrooke
Illustration: NASA