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Depuis
quelques années apparaissent des articles consacrés à la
biodégradabilité du polyéthylène. Or, ce matériau a la réputation
d'être parfaitement stable et inattaquable par les agents
chimiques (acides, bases) et biologiques (enzymes) à tel
point qu'il est utilisé comme matière première de vaisselle
de laboratoire. Depuis la récente législation sur la gestion
des déchets, le développement des polymères biodégradables
en emballage et en agriculture a pris un intérêt majeur. On
propose maintenant sur le marché des polyéthylènes additivés
sous forme de paillage agricole vendus sous des vocables
divers, tels que "dégradables", "photodégradables",
"biodégradables", "oxo-biodégradables",
"hydro-biodégradables", "chimio-dégradables",
"chimio-thermo-dégradables", voire "chimio-biodégradables"
entretenant ainsi la confusion auprès des utilisateurs finaux
que sont les agriculteurs.
Qu'en
est-il exactement ? Ces produits sont-ils réellement biodégradables
? Sont-ils dangereux pour l'environnement ? Certaines
informations sont-elles déformées ou cachées par les
fabricants à des fins commerciales ?
1.
Qu'est-ce
qu'un matériau biodégradable ?
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« Un
matériau est dit "biodégradable" s'il est
susceptible d'être dégradé par des micro-organismes. Le résultat
de cette dégradation est caractérisé par un dégagement d'énergie,
d'eau, de CO2 et/ou de CH4, de nouvelle
et, éventuellement, de sous produits (résidus, nouvelle
biomasse) non toxiques pour l’environnement.» |
2.
Le polyéthylène est il biodégradable ?
Plusieurs
références indiquent clairement que le polyéthylène (PE)
est parfaitement stable. Ainsi, on trouve que le PE n ’est
pas oxydable directement, ou bien que le PE est inerte et non
biodégradable.
Alors,
comment le rendre biodégradable ?
Deux
pré-traitements (chaleur et rayons ultra violets) sont
indispensables. Ils visent à oxyder (modifier chimiquement),
dégrader (réduire la masse moléculaire) et à déstructurer
(modifier la structure cristalline) les chaînes du PE.
Ensuite
les produits pré traités sont soumis à des attaques de
micro organismes.
2.1
Les pré-traitements
Une
1ère étape consiste à irradier le PE à la chaleur et aux
rayons ultra-violets (UV). Cette opération est réalisée
dans des enceintes de vieillissement où les échantillons
sont soumis soit à l'irradiation UV, soit à la chaleur, soit
les 2 à la fois. Les doses et les durées sont très
importantes.
Une
2ème étape consiste à analyser les échantillons
par des méthodes classiques en vue de caractériser les dégradations
physiques et chimiques occasionnées par les traitements ci
dessus.
Suite
à ces traitements et à ces analyses, on peut établir une 1ère
catégorie de résultats qualitatifs. Ainsi sont détectés
des groupes chimiques tels que OH, C=O, COOH, des doubles
liaisons comme -C=C- , H2C=C- , des cétones, des
acides. Une photo-oxydation du PE est ainsi constatée.
Il
est également possible de déceler des détériorations
physiques de surface comme des fissures, craquelures, érosions,
globules, et des zones effondrées.
2.2 Les attaques de micro organismes
Les
échantillons irradiés vont ensuite être exposés aux micro
organismes, pour en déterminer leur aptitude à la biodégradabilité,
selon la définition donnée plus haut.
Cette
exposition a lieu soit dans des composts, soit sur agar-agar,
soit par enterrement dans un sol naturel ou d'autres tests en
laboratoire.
Les
mesures effectuées visent la respirométrie, la croissance
microbienne, les dégradations diverses.
2.2.1
Cas des PE non additivés
Les
résultats par enfouissement dans le sol aboutissent à des
conclusions similaires aux phénomènes de dégradation
obtenus par l ’irradiation à la chaleur et aux UV
(chutes des masses moléculaires, produits d ’oxydation,
dégradation physique,…).
Ces
phénomènes sont très lents (300 ans pour dégrader une épaisseur
de 60µ) et affectent la proche surface du matériau, ils sont
laminaires et l'épaisseur concernée est de l ’ordre
du µ. L ’irradiation UV accélère le processus de dégradation
pouvant aller jusqu'à un doublement de la vitesse de détérioration.
2.2.2
Cas de PE additivés
Dans ce cas les PE sont additivés par des
peroxydants et/ou de l'amidon.
L'addition
de ces produits dans le PE montre que, dans un sol naturel, le
taux de biodégradation est indépendant des additifs lors que
la dégradation est souvent importante.
En
revanche et en laboratoire les additifs accélèrent la dégradation
et augmentent la part de produits oxydés. Il en résulte une
biodégradation plus élevée de ces produits oxydés
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