Acide polylactique et polyhydroxyalcanoates en pastilles

Pollution plastique mondiale et nécessité d'alternatives durables

Les déchets plastiques remplissent les décharges et polluent les océans dans le monde entier. Les plastiques abandonnés constituent un problème croissant dans la plupart des pays, où ils nuisent à la faune et aux habitats naturels.

Le recyclage est partiellement utile, mais ne constitue pas une solution complète au problème. Dans la plupart des endroits, les plastiques recyclés perdent encore leur qualité après quelques cycles. L'utilisation généralisée des combustibles fossiles dans la production de plastique exige aujourd'hui des solutions de remplacement respectueuses de l'environnement. Les alternatives biodégradables constituent une solution prometteuse. Les plastiques qui peuvent se décomposer naturellement pourraient réduire la charge sur notre écosystème et conduire à des écosystèmes plus propres.

Plastiques biodégradables : Acide polylactique et polyhydroxyalcanoates

L'acide polylactique et les polyhydroxyalcanoates sont deux des plastiques biodégradables les plus populaires. Ils sont tous deux issus de processus naturels différents. L'acide polylactique est fabriqué à partir de ressources renouvelables telles que le maïs et la canne à sucre. Les polyhydroxyalcanoates sont fabriqués par fermentation microbienne. Ces deux matériaux se dégradent sans laisser de résidus nocifs. Leur structure chimique permet aux organismes bénéfiques ou à l'environnement naturel de les décomposer en formes plus simples. La majorité des chercheurs et des ingénieurs considèrent que ces plastiques peuvent remplacer les plastiques traditionnels.

Pourquoi l'acide polylactique et les polyhydroxyalcanoates sont-ils considérés comme respectueux de l'environnement ?

L'acide polylactique est dégradé par le compostage industriel. Il a besoin de chaleur et d'eau pour se dégrader en dioxyde de carbone et en eau. Les polyhydroxyalcanoates ont ceci de particulier que la plupart de leurs formes se décomposent naturellement dans le sol et dans l'eau. Ils le font avec l'aide de bactéries communes.

Les deux plastiques ont une empreinte carbone plus faible que les plastiques conventionnels, qui sont produits à partir du pétrole. Ils utilisent des matières premières renouvelables pour leurs processus de production. Ils consomment donc moins de combustibles fossiles.

De nombreux tests ont également montré que ces matériaux libèrent moins de produits chimiques toxiques une fois dégradés. Ils ne laissent pas de produits chimiques toxiques derrière eux qui pourraient nuire à la flore ou à la faune locale. Le fait que la nature puisse traiter ces plastiques si facilement nous donne une lueur d'espoir pour un avenir plus propre et sans déchets.

Que se passe-t-il lorsque ces granulés entrent en contact avec le sol, l'eau ou les microbes ?

Les granulés d'acide polylactique et de polyhydroxyalcanoates se décomposent au contact de l'eau, du sol ou de microbes. L'acide polylactique se décompose lentement en acide lactique au contact de l'eau et à la bonne température. Pour les polyhydroxyalcanoates, les bactéries naturelles jouent un rôle important. Les bactéries sécrètent des enzymes qui décomposent les longues chaînes de polymères en chaînes plus courtes. Celles-ci sont ensuite décomposées en eau et en dioxyde de carbone. Le processus imite la dégradation naturelle, comme celle des matières végétales. La vitesse de dégradation de ces granulés dépend des conditions environnementales. La température, l'humidité et la population microbienne influencent la vitesse de dégradation. Dans des conditions idéales, certains polyhydroxyalcanoates se dégradent complètement en quelques semaines ou quelques mois. En revanche, dans les régions plus fraîches ou plus sèches, le processus est plus lent.

Comparaison entre l'acide polylactique et les polyhydroxyalcanoates

L'acide polylactique et les polyhydroxyalcanoates partagent de nombreuses qualités. Ils présentent également quelques différences importantes. L'acide polylactique a besoin de plus de chaleur pour se dégrader correctement. Il fonctionne mieux dans des conditions de chaleur et d'humidité contrôlées, comme dans les installations de compostage industriel. Les polyhydroxyalcanoates se dégradent plus naturellement. Ils fonctionnent bien dans diverses conditions, notamment dans les sols naturels et dans l'eau. Les propriétés mécaniques varient également. L'acide polylactique est généralement plus solide et plus rigide. Il convient donc pour des articles tels que la coutellerie et les emballages. Les polyhydroxyalcanoates sont plus souples. Ils sont généralement utilisés dans les dispositifs médicaux et les films. Les coûts de production et les procédés diffèrent également. L'acide polylactique a atteint le niveau de production à grande échelle. Les polyhydroxyalcanoates sont encore plus spécialisés et parfois plus chers à produire.

Applications et impact

Ces granulés biodégradables trouvent des applications dans divers domaines. Dans l'industrie alimentaire, l'acide polylactique est utilisé dans les couverts, les gobelets et les conteneurs jetables. L'industrie de l'emballage exploite sa résistance et sa clarté. Les polyhydroxyalcanoates sont très appréciés dans l'industrie médicale. Ils entrent dans la composition de systèmes d'administration de médicaments, de sutures et de pansements. Certains fabricants les utilisent pour fabriquer des films agricoles. Leurs avantages pour l'environnement réduisent la pollution des sols lorsqu'ils sont utilisés. Les villes et les municipalités peuvent rencontrer moins de problèmes de gestion des déchets avec ces matériaux. D'une manière générale, dans la plupart des cas, les produits fabriqués à partir de ces polymères contribuent à réduire l'impact sur l'environnement. Des essais en conditions réelles ont montré que le remplacement des plastiques issus de combustibles fossiles par ces plastiques biodégradables réduit les émissions de gaz à effet de serre. Alors que de plus en plus d'entreprises se tournent vers l'écologie, ces plastiques biodégradables sont à l'avant-garde de la promotion d'une économie plus verte.

Idée d'expérience STEM

Une expérience simple illustre le processus de dégradation. Procurez-vous une petite quantité de granulés d'acide polylactique et la même quantité de granulés de polyhydroxyalcanoates. Placez-les dans des bocaux contenant de la terre humide. Maintenez les bocaux à une température chaude et constante. Notez tout changement dans la consistance du matériau sur plusieurs semaines. Notez les changements de forme, de couleur et de poids. Des signes tels que l'apparition de fragments ou le ramollissement peuvent être observés. Un test rapide à l'aide d'un simple kit de test de pH montrera également les changements liés à la formation d'acides organiques.

L'expérience offre un moyen pratique d'observer la décomposition des matériaux et permet aux élèves d'observer des processus naturels. Elle convient parfaitement aux projets scolaires ou au club scientifique de l'école et renforce les principaux concepts des sciences de l'environnement et de l'ingénierie des matériaux.

Conclusion

Les plastiques biodégradables constituent une alternative prometteuse pour une planète submergée par les déchets plastiques traditionnels. L'acide polylactique et les polyhydroxyalcanoates en sont deux exemples concrets. Tous deux sont produits à partir de matières premières renouvelables et peuvent se dégrader naturellement lorsqu'ils sont soumis aux bonnes conditions. Ils réduisent tous deux la consommation de combustibles fossiles et la pression exercée sur notre planète. Pour plus d'informations et d'expériences STEM, veuillez consulter le site Stanford Advanced Materials (SAM).

Questions fréquemment posées

F : Qu'utilise-t-on pour produire les granulés d'acide polylactique ?

Q : Elles sont fabriquées à partir de ressources végétales renouvelables comme le maïs et la canne à sucre.

F : Comment les polyhydroxyalcanoates se décomposent-ils dans l'environnement ?

Q : Des bactéries naturelles sécrètent des enzymes qui dégradent le polymère en dioxyde de carbone et en eau.

F : Quels sont les avantages de ces plastiques biodégradables ?

Q : Ils réduisent la consommation de combustibles fossiles, les émissions de gaz à effet de serre et la pollution de l'environnement.