Physique et Chimie

Le PHA, un bioplastique bactérien

mardi, 27 février 2018

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Depuis juillet 2016, les sacs plastiques à usage unique d’une épaisseur inférieure à 50 microns sont interdits, qu’ils soient gratuits ou payants, et l’article L541-10-5 du code de l’environnement n’autorise plus non plus l’utilisation de sacs jetables pour les fruits et légumes, sauf s’ils sont compostables.

Le Télégramme - Rennes

D’autre part, la loi de transition énergétique pour la croissance verte prévoit à l’horizon 2020 l’interdiction pure et simple des gobelets, couverts ou encore assiettes jetables en plastique, sauf s’ils sont compostables et partiellement ou totalement biosourcés. Il apparait donc nécessaire de développer de nouveau matériaux plastiques, généralement désignés par le terme de bioplastiques, qui peuvent répondre à ces nouvelles contraintes, et surtout de bien comprendre ce que l’on entend par les termes biodégradable, compostable ou encore biosourcé qui définissent les bioplastiques.

Dans la famille des bioplastiques, les polyhydroxyalcanoates (PHA) sont des polyesters obtenus par fermentation bactérienne qui présentent l’avantage d’être à la fois biosourcés et biodégradables. Plus précisément, les PHA sont synthétisés par des microorganismes qui possèdent l’aptitude de mettre en place un mécanisme de survie lorsqu’ils sont soumis à une carence en certains nutriments ou en présence d’un excès de carbone dans leur milieu nutritif.

En fonction de la nature du couple bactérie/substrat et des conditions de fermentation, il est possible de jouer sur la composition et la structure chimique des PHA afin d’ajuster leurs propriétés physicochimiques comme leur souplesse, leur transparence ou leur cristallinité par exemple.

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Formule générale des polyhydroxyalcanoates (PHA). R est compris entre C1 et C18 et X entre 1 et 4 en général.

Crédits : L’actualité chimique

À ce jour, plus de 300 types de bactéries ont été identifiées comme capables de produire différentes sortes de PHA dont les masses molaires se situent généralement entre 200 000 et 3 000 000 g.mol-1. Le nombre et la taille des granules, la composition des monomères, la structure moléculaire et les propriétés physicochimiques qui en découlent varient en fonction du microorganisme mais aussi de la nature du substrat.

Les PHA se divisent ainsi en trois principales catégories : les PHAscl (scl :« short chainlength ») à courtes chaines carbonées latérales composées d’un à deux atomes de carbone, les PHAmcl (mcl : « medium chainlength ») à chaines latérales de tailles moyennes composées de trois à neuf atomes de carbone, et enfin les PHAlcl(lcl : « long chainlength ») dont les chaines latérales, constituées de plus de dix atomes de carbone, sont les plus longues. Les propriétés physicochimiques des biopolymères bactériens changent en fonction de la longueur des chaines latérales : plus ces chaines sont courtes, plus les PHA sont rigides, cassants, cristallins ; plus elles sont longues, plus les PHA sont souples, extensibles et flexibles. Les domaines d’applications qui en découlent sont donc très variables selon que le PHA se comporte comme un thermoplastique résistant ou comme un élastomère. En raison de leurs propriétés ajustables et de leur biocompatibilité, les PHA peuvent ainsi être utilisés dans la fabrication de matériaux d’emballage, de matériaux médicaux et d’implants, ou encore comme vecteurs de principes actifs.

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