This review presents scientific findings concerning the recycling of bioplastics, their blends and thermoplastic biocomposites, with special focus on mechanical recycling of bio-based materials. The paper does not include bio-based commodity plastics such as bio-derived polyolefins that are identical to their petroleum-based counterparts and that can be recycled in the same way. During the past few years, recycling of biopolymers and their blends has been studied using both mechanical and chemical methods, whereas in biocomposites, the focus has been on mechanical recycling. This review goes through the findings on the recyclability of various materials, the strengths and weaknesses of applied methods, as well as the potential strategies and opportunities for future improvements. There are still many blends that have not been investigated for their recyclability. Information about commercially available blends containing bioplastics is summarised in the Appendix because of the importance of their possible effects on the conventional plastic recycling streams.
Titre de la review
Le recyclage des bioplastiques, leurs mélanges et biocomposés : une review
Le recyclage des bioplastiques, leurs mélanges et biocomposés : une review
Résumé de la review
La review s'intéresse aux questions du recyclage des bioplastiques avec un intérêt pour le risque potentiel de contamination des plastiques conventionnels, le coût de la séparation (dans le cas des mélanges), de la contamination et de la perte de rendement ainsi que l'impact sur le matériau recyclé. Deux autres points sont également centraux. Le premier est le problème du développement des technologies efficaces. Le second est de permettre des systèmes de récupération économiques sans compromission des systèmes de recyclage existant. Cette review synthétise l'état des connaissances sur la fabrication et le recyclage des plastiques biosourcés en lien avec ces questions.
Les produits biosourcés sont de plus en plus populaires. La production de bioplastiques devrait passer de 700 000t en 2010 à 1,5Mt en 2015. "Bioplastique" signifie plastique produit d'une source biologique ; "Biodégradable" signifie dégradable rapidement par des microbes dans un environnement bio-actif approprié.
Recyclage mécanique du PLA
Pour le PLA (acide polylactique), l'analyse du cycle de vie a montré que le recyclage mécanique est le meilleur mode d'élimination pour l'environnement (voir cet article). Le PLA est biodégradable et recyclable plusieurs fois, avec des changements de ses propriétés à chaque cycle. Avec les extrusions successives, la résistance du matériau décroit. Cette dégradation progressive limite le nombre de cycles industriels à 5. Une part de matériau recyclé peut être injectée dans le PLA neuf pour limiter la production de déchets.
Recyclage mécanique d'autres biopolyesters
À part le PLA, les bioplymères purs sont peu étudiés. Les polyhydroxyalkanoates (PHA) sont biodégradables et ont de bonnes propriétés mécaniques mais peuvent être chers et parfois fragiles.
La polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV) est un copolymère biosourcé (produit par des microorganismes) recyclable 5 fois et biodégradable.
Recyclage biologique et chimique des bioplastiques purs
Avec le recyclage chimique, les polymères sont dégradés en monomères, puis repolymérisés. Ce processus a un coût énergétique intermédiaire entre la refonte et la combustion. Il pourrait contourner les limites rencontrées avec le recyclage mécanique.
Le PLA se recycle par hydrolyse à haute température. Les PHA peuvent être recyclés par dégradation thermique et par transformation enzymatique. Des procédés sont à l'étude pour les esters de cellulose.
Avec le recyclage biologique, avec stockage du carbone sur longue période par la biomasse, les polymères sont dégradés en monomères par des organismes (tels que le fungus Rhizopus oryzae pour le Mater-Bi[1]).
Recyclage mécanique de mélanges contenant des bioplastiques
Les bioplastiques hybrides sont considérés plus durables que les polymères purs car ils substituent une part de matériau pétrochimique par un ou des matériaux biosourcés et contournent les limites des matériaux purs.
Recyclage de biocomposés
Les biocomposés sont des matériaux composites dans lesquels au moins un consituant est dérivé de ressources naturelles.
Limites, défis et opportunités
Le recyclage des plastiques nécessite l'adaptation des infrastructures de gestion des déchets. Aucun plastique biosourcé commercialisé ou en développement n'est entièrement durable (impacts sanitaires et environnementaux non négligeables).
Le recyclage mécanique présente un certain nombre de limitations techniques et n'est pas toujours la meilleure option, selon les matériaux considérés ou l'environnement industriel. Les méthodes alternatives sont utilisées là où le recyclage mécanique réduit la viabilité économique. Cependant le recyclage chimique est également coûteux et n'est pas applicable à tous les polymères. Le recyclage mécanique reste la méthode de recyclage viable privilégiée.
La review s'intéresse aux questions du recyclage des bioplastiques avec un intérêt pour le risque potentiel de contamination des plastiques conventionnels, le coût de la séparation (dans le cas des mélanges), de la contamination et de la perte de rendement ainsi que l'impact sur le matériau recyclé. Deux autres points sont également centraux. Le premier est le problème du développement des technologies efficaces. Le second est de permettre des systèmes de récupération économiques sans compromission des systèmes de recyclage existant. Cette review synthétise l'état des connaissances sur la fabrication et le recyclage des plastiques biosourcés en lien avec ces questions.
Les produits biosourcés sont de plus en plus populaires. La production de bioplastiques devrait passer de 700 000t en 2010 à 1,5Mt en 2015. "Bioplastique" signifie plastique produit d'une source biologique ; "Biodégradable" signifie dégradable rapidement par des microbes dans un environnement bio-actif approprié.
Recyclage mécanique du PLA
Pour le PLA (acide polylactique), l'analyse du cycle de vie a montré que le recyclage mécanique est le meilleur mode d'élimination pour l'environnement (voir cet article). Le PLA est biodégradable et recyclable plusieurs fois, avec des changements de ses propriétés à chaque cycle. Avec les extrusions successives, la résistance du matériau décroit. Cette dégradation progressive limite le nombre de cycles industriels à 5. Une part de matériau recyclé peut être injectée dans le PLA neuf pour limiter la production de déchets.
Recyclage mécanique d'autres biopolyesters
À part le PLA, les bioplymères purs sont peu étudiés. Les polyhydroxyalkanoates (PHA) sont biodégradables et ont de bonnes propriétés mécaniques mais peuvent être chers et parfois fragiles.
La polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV) est un copolymère biosourcé (produit par des microorganismes) recyclable 5 fois et biodégradable.
Recyclage biologique et chimique des bioplastiques purs
Avec le recyclage chimique, les polymères sont dégradés en monomères, puis repolymérisés. Ce processus a un coût énergétique intermédiaire entre la refonte et la combustion. Il pourrait contourner les limites rencontrées avec le recyclage mécanique.
Le PLA se recycle par hydrolyse à haute température. Les PHA peuvent être recyclés par dégradation thermique et par transformation enzymatique. Des procédés sont à l'étude pour les esters de cellulose.
Avec le recyclage biologique, avec stockage du carbone sur longue période par la biomasse, les polymères sont dégradés en monomères par des organismes (tels que le fungus Rhizopus oryzae pour le Mater-Bi[1]).
Recyclage mécanique de mélanges contenant des bioplastiques
Les bioplastiques hybrides sont considérés plus durables que les polymères purs car ils substituent une part de matériau pétrochimique par un ou des matériaux biosourcés et contournent les limites des matériaux purs.
Recyclage de biocomposés
Les biocomposés sont des matériaux composites dans lesquels au moins un consituant est dérivé de ressources naturelles.
Limites, défis et opportunités
Le recyclage des plastiques nécessite l'adaptation des infrastructures de gestion des déchets. Aucun plastique biosourcé commercialisé ou en développement n'est entièrement durable (impacts sanitaires et environnementaux non négligeables).
Le recyclage mécanique présente un certain nombre de limitations techniques et n'est pas toujours la meilleure option, selon les matériaux considérés ou l'environnement industriel. Les méthodes alternatives sont utilisées là où le recyclage mécanique réduit la viabilité économique. Cependant le recyclage chimique est également coûteux et n'est pas applicable à tous les polymères. Le recyclage mécanique reste la méthode de recyclage viable privilégiée.
Ce que cette review apporte au débat
Cette review présente les différentes possibilités pour le recyclage de plusieurs bioplastiques, purs ou mélangés à d'autres plastiques. Les comparaisons permettent de mettre en relief les avantages et inconvénients de chaque méthode par rapport aux propriétés des plastiques, au coût énergétique et éventuellement au coût environnemental.
Cependant l'accent est davantage mis sur les possibilités économiques et enjeux commerciaux et industriels que sur les conséquences écologiques de ces matériaux.
Cette review présente les différentes possibilités pour le recyclage de plusieurs bioplastiques, purs ou mélangés à d'autres plastiques. Les comparaisons permettent de mettre en relief les avantages et inconvénients de chaque méthode par rapport aux propriétés des plastiques, au coût énergétique et éventuellement au coût environnemental.
Cependant l'accent est davantage mis sur les possibilités économiques et enjeux commerciaux et industriels que sur les conséquences écologiques de ces matériaux.
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