La solution biotechnologique qui recycle les déchets plastiques les plus complexes
Le monde produit 460 millions de tonnes de plastique par an(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), dont seulement 9 % sont recyclés, le reste étant mis en décharge ou incinéré. En Europe, où le total des déchets plastiques produits en 2021 était de 16 millions de tonnes(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), les taux de recyclage restent d’environ 35 %(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), la plupart des plastiques étant brûlés (42 %) pour produire de l’énergie ou mis en décharge (23 %). Cela entraîne inévitablement des fuites de plastique dans les océans et dans la chaîne alimentaire. Les installations de recyclage mécanique actuelles peinent à traiter les déchets plastiques mixtes et multicouches, les mélanges et les additifs, car elles s’appuient sur des flux de déchets faciles à trier et relativement propres, tandis que les solutions chimiques en cours de développement exigent davantage d’énergie, ce qui accroît les émissions de CO2. «Il s’agit d’un problème urgent, car selon les estimations, d’ici 2050 la production et l’incinération des plastiques pourraient générer des émissions équivalentes à plus de 600 centrales à charbon par an», souligne Cristiano Varrone(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) du projet UPLIFT(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) financé par l’UE. En appliquant de nouvelles technologies biochimiques de recyclage et d’éco-conception, UPLIFT a développé une chaîne de valeur d’emballage plastique plus durable pour le secteur de l’alimentation et des boissons. «Notre solution unique décompose les déchets plastiques mixtes en monomères, puis des processus microbiens les transforment en plastiques et additifs plus renouvelables», explique Cristiano Varrone de l’université d’Aalborg(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), l’hôte du projet.
Une bioraffinerie innovante pour les éco-polymères
Grâce à une combinaison de prétraitements avancés, d’enzymes, de micro-organismes et de catalyseurs chimiques plus écologiques, le nouveau processus de dépolymérisation d’UPLIFT peut traiter les déchets plastiques mixtes qui ne pouvaient être correctement recyclés jusqu’à présent. Des tests ont permis d’identifier les enzymes les mieux adaptés pour décomposer les polymères polyester en leurs monomères constitutifs, dans des conditions douces-(basses températures, sans produits chimiques agressifs). Des catalyseurs chimiques innovants et sans danger ont renforcé ce processus de dépolymérisation. L’avancée majeure du projet réside dans son approche de bioraffinage du plastique, qui combine des monomères dérivés du plastique avec des éléments constitutifs fermentés d’origine végétale. Des micro-organismes génétiquement modifiés recyclent ces monomères dérivés du plastique et d’autres résidus en composés tels que les polyhydroxyalcanoates(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (PHA), afin de produire des éco-polymères, plus neutres en carbone et plus faciles à recycler. Après avoir testé la dépolymérisation des plastiques commerciaux purs, le projet a concentré ses efforts sur les déchets plastiques post-consommation plus difficiles à traiter, notamment les bouteilles en polytéréphtalate d'éthylène(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (PET), les plateaux et les déchets plastiques mixtes. Le projet a réalisé une dépolymérisation enzymatique à l’échelle pilote de 25 kg de déchets plastiques réels, ainsi que la production de nouveaux blocs de construction biosourcés dans un réacteur de 1 500 litres. UPLIFT a mis à l’échelle ses processus les plus performants pour produire 10 à 20 kg d’éco-polymères bio-recyclés à base de PHA et d’acide polylactique(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), introduits dans de nouveaux matériaux d’emballage (notamment des films souples, des plateaux rigides et des bouteilles). «Cependant, malgré de nombreux avantages environnementaux, l’adoption à grande échelle des nouveaux éco-polymères demeure difficile et leur coût est encore trop élevé pour se révéler compétitif par rapport aux technologies conventionnelles», ajoute Cristiano Varrone.
Soutenir la transition vers une économie plus circulaire
Entre 2010 et 2022, le volume des déchets d’emballages plastiques en Europe a augmenté d’environ 29 %(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Parallèlement, la moitié du plastique collecté pour le recyclage est exporté pour être traité dans des pays extérieurs à l’UE. La Chine limitant désormais les importations de déchets plastiques, il est probable qu’une plus grande partie sera incinérée ou finira en décharge, ce qui compromettra les ambitions d’économie circulaire de l’UE(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Cette situation est d’autant plus préoccupante qu’environ 22 millions de tonnes de plastique(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) a pénétré les sols, les rivières et les océans en 2019, et que les fuites de plastique et les émissions provenant des cycles de vie des plastiques devraient au moins doubler d’ici 2060. L’innovation d’UPLIFT pourrait contribuer à l’ambition de la directive-cadre de l’UE relative aux déchets(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) d’atteindre un minimum de 65 % (en poids) de déchets municipaux réutilisés et recyclés d’ici 2035. Le projet a déjà obtenu un brevet sur les enzymes chimériques et travaille désormais à l’optimisation des processus, en réduisant le coût du recyclage valorisant et de la production d’éco-polymères.
