Peut-on remplacer le plastique? Les alternatives végétales sont prometteuses, mais aucune ne sera efficace sans, dans le même temps, repenser nos modes de production en soutenant une transition durable et les coûts qui vont avec.
Sachets à usage unique, bouteilles, emballages, vêtements... Le plastique compose une grande partie de nos objets du quotidien. Ses avantages sont nombreux: légèreté, solidité, faible coût à la production. Or son principal défaut est de taille: sa non-durabilité. Il s’accumule dans l’environnement, se fragmente, devenant potentiellement ingérable et toxique pour les êtres vivants, et contribue au réchauffement climatique. Alors peut-on le remplacer? Oui, mais pas partout, et pas n’importe comment.
À l’EPFL, plusieurs chercheurs et chercheuses travaillent à l’élaboration d’alternatives prometteuses. Jeremy Luterbacher et son équipe du Laboratoire des procédés durables et catalytiques (LPDC) fabriquent de nouvelles molécules biodégradables. Certaines existent déjà, comme l’acide polylactique ou PLA, que l’on retrouve dans les sachets pour denrées alimentaires ou les impressions 3D. «Ce sont des molécules utiles, mais qui ne conviennent pas aux usages où de hautes performances sont nécessaires, commente le professeur. Or, si chimiquement obtenir des matériaux plus performants avec des molécules biologiques est possible, cela nécessite des processus extrêmement compliqués, demandant énormément d’étapes et d’énergie.»
Des structures que la nature sait gérer
L’équipe du LPDC a trouvé le moyen de contourner cet écueil. Elle a réussi à créer des biopolymères en développant un procédé qui maintient les structures naturelles du bois et à fabriquer des plastiques plus solides. «L’avantage de notre démarche, c’est la simplicité, décrit Jeremy Luterbacher. Littéralement, nous cuisons des fibres de bois avec une autre molécule, et en une seule étape notre produit de base est formé. Ce n’est pas son seul atout: en partant de structures que la nature sait déjà gérer, nous éliminons aussi les problèmes de toxicité et améliorons la biodégradabilité.»
La découverte de ce procédé innovant est à l’origine de la création d’une start-up, Bloom, qui a récemment réussi la prouesse de produire trois tonnes de matière première, se plaçant ainsi parmi les plus avancées du domaine. La jeune société travaille sur des prototypes d’emballages, d’adhésifs et additifs.
Grâce à cette technique, le laboratoire a également développé un substitut au bisphénol A, molécule issue du pétrole, utilisée pour rendre les objets plus rigides et transparents et identifiée comme un perturbateur endocrinien.
En partant de structures que la nature sait déjà gérer, nous éliminons aussi les problèmes de toxicité et améliorons la biodégradabilité.
Jeremy Luterbacher, responsable du Laboratoire des procédés durables et catalytiques
«Un matériau extraordinaire»
Au Laboratoire des matériaux durables (SML), Tiffany Abitbol travaille aussi sur des biopolymères. Elle ne cherche pas à les créer chimiquement, mais étudie ceux existant à l’état naturel, les faisant interagir avec d’autres matériaux et recherchant de potentielles fonctions. Elle s’intéresse à trois catégories principales de polymères: la cellulose, les matériaux à base de protéines, ainsi que les champignons et leur réseau racinaire, le mycélium.
«Le mycélium est un matériau extraordinaire, décrit la spécialiste. Il demande peu d’énergie à la production, se composte facilement et a la particularité de relier les particules les unes aux autres dans son réseau. C’est une sorte de colle universelle.» Utilisé pour façonner des mousses ou des panneaux notamment, le mycélium permet d’imaginer la création d’objets divers en le combinant à des résidus de bois ou différentes sortes de déchets végétaux.
Chacune des alternatives étudiées pourrait remplacer certains usages actuels du plastique. «À commencer par tout ce qui est de l’ordre du jetable, soit les emballages, textiles, ou encore les revêtements tapissant l’intérieur des contenants en carton destinés au stockage de nourriture ou de médicaments, relève la professeure. À l’échelle de la production industrielle, cela représente d’énormes quantités de plastique. Repenser ce type d’utilisations a donc un très fort impact, avant d’ensuite élargir la gamme pour remplacer d’autres types de plastiques.»
Ne pas concurrencer l’agriculture
Toutefois, les deux scientifiques s’accordent: si le développement d’alternatives est encourageant, les obstacles à leur généralisation et à leur commercialisation sont encore nombreux, de la matière première à la fin de vie.
Différentes sortes de biomasse peuvent servir à la fabrication de plastiques végétaux (résidus de cultures, déchets de consommation, récupération de denrées gaspillées, etc.) Mais toutes ne sont ni réalisables ni forcément intéressantes. «Les déchets végétaux n’offrent actuellement ni la quantité ni l’uniformité qu’impose une production à large échelle, détaille Jeremy Luterbacher. Il faudrait donc cultiver dans le but spécifique de produire la matière première nécessaire, et donc utiliser des terres fertiles, ce qui entre en concurrence avec la production agricole et alimentaire. C’est à éviter.» C’est pourquoi le chimiste s’est tourné vers le bois. Facile à sourcer, provenant de forêts gérées durablement et n’entrant pas en compétition avec l’agriculture.
Nous sommes dans une société du plastique, et toute l’industrie est conçue en fonction de cela.
Tiffany Abitbol, responsable du Laboratoire des matériaux durables
Repenser les infrastructures de production
Une autre embûche, et pas des moindres, est d’ordre économique et structurel. De la molécule initiale au produit final, le processus industriel actuel est long, passe par de multiples étapes et demande énormément d’énergie. Introduire un changement dans ce système complexe, rodé et très formaté s’avère extrêmement compliqué.
«Nous sommes dans une société du plastique, et toute l’industrie est conçue en fonction de cela, rappelle Tiffany Abitbol. Lorsque des entreprises veulent faire autrement, elles sont vite confrontées aux coûts et contraintes que cela entraîne. C’est vraiment un immense défi.»
«Les industriels souhaitant passer aux matériaux biobasés ont tenté, par habitude, de remplacer les molécules traditionnelles issues du pétrole par ces mêmes molécules mais issues de plantes, tout en conservant les mêmes processus, décrit Jeremy Luterbacher. Mais cela s’est vite révélé cher et compliqué. C’est toute une philosophie qu’il s’agit de repenser.» Sans oublier, ajoute-t-il, les difficultés qui accompagnent la mise sur le marché d’un nouveau produit. «Le coût de démarrage est grand et rend impossible d’être immédiatement compétitif avec des industries traditionnelles établies parfois depuis une centaine d’années.»
Le rythme d’une pomme
Tiffany Abitbol estime que les matériaux développés dans son laboratoire se décomposent en moyenne à un rythme comparable à celui d’une pomme, soit environ un million de fois plus rapidement que les plastiques traditionnels issus du pétrole, qui mettront plusieurs centaines d’années à se désagréger. La voie est donc la bonne. Il reste, souligne-t-elle, qu’estimer la dégradabilité exacte d’un nouveau matériau n’est pas facile à établir. «La dégradation de ces matériaux dépend des usages qui en sont faits, de la nature du milieu où ils sont entreposés, des micro-organismes en présence...» Selon Jeremy Luterbacher, «comprendre l’évolution de ces nouvelles molécules avec le temps, comment elles se détachent, où elles partent et quelles réactions chimiques elles entraînent au contact de la terre, de l’eau ou d’autres matières, demande une multitude d’études et du temps.»
RéférencesCet article a été publié dans l’édition de décembre 2025 du magazine Dimensions, qui met en avant l’excellence de l’EPFL par le biais de dossiers approfondis, d’interviews, de portraits et d’actualités. Le magazine est distribué gratuitement sur les campus de l’EPFL.
