Les biosourcés ou comment distraire le fils des voisins

Vous connaissez l’histoire des papous ? Vous savez, il y a les papous à poux et les papous pas à poux mais aussi les papous papas et les papous pas papas… Pour le développement du sujet, je vous renvoie à Gaston Lagaffe. En fait, je voulais plutôt vous parler des bioplastiques parce que c’est un peu comme les papous : il y a des sous-catégories assez subtiles !

Nombreux sont ceux qui pensent qu’un « bioplastique » est un plastique « biodégradable », donc qui se dégrade à plus ou moins longue échéance sous l’action de micro-organismes tels que des bactéries ou des champignons. Mais ce n’est pas si simple. Aujourd’hui, le terme de « plastique biosourcé » est  préféré au terme de « bioplastique » car il reflète mieux l’origine de la plupart des bioplastiques. Etre biosourcé signifie être d’origine renouvelable, par exemple être issu de la canne à sucre, de la betterave, de la graine de ricin, de la caséine du lait et j’en passe, par opposition à « être d’origine fossile » c’est-à-dire issu du pétrole ou du charbon.

Mais, tout comme il y a des papous à poux et des papous pas à poux,  il y a des biosourcés biodégradables et des biosourcés pas biodégradables ! Dans la première catégorie on trouve entre autres le PLA ou acide polylactique. Dans la seconde, le bio-PE ou bio-polyéthylène : un cousin du polyéthylène conventionnel donc « fossile ». Mais il ne faudrait pas oublier les biodégradables qui ne sont pas biosourcés : des « pas papous à poux » en somme, par exemple le polycaprolactone !

On peut regretter que des terres cultivables soient utilisées in fine pour faire pousser des plastiques. Si l’on en croit l’Institut des bioplastiques et biocomposites de Hanovre, les besoins actuels pour ce type d’application s’élèvent à 15,7 millions d’hectares soit 0,3% des surfaces agricoles totales ou 1% des terres cultivables.

On peut aussi se demander s’il est judicieux d’utiliser des cultures alimentaires telles que la canne à sucre ou le maïs pour en faire des matériaux, quand dans le monde une personne sur neuf souffre de la faim. Là encore ce n’est pas si simple : tous les biosourcés ne sont pas issus de ressources alimentaires. Le polyamide 11 par exemple, commercialisé par la société ARKEMA sous le nom Rilsan®, est issu de la graine de ricin qui n’est pas comestible. Il existe depuis soixante-dix ans et vous l’avez forcément déjà croisé sans le savoir : il revêt les paniers de lave-vaisselle, on en fait des tubes pour l’automobile ou… des semelles de chaussures de sport. Usain Bolt ou Antoine Griezman lui doivent une partie de leurs performances. En outre, l’industrie tente désormais d’utiliser des matières premières dites de « seconde génération » : la paille de blé, les cannes de maïs, la bagasse (le résidu des tiges de cannes à sucre dont on a extrait le jus), bref les « déchets » de l’industrie agro-alimentaire, jusqu’alors pas ou très peu valorisés.

Qu’en est-il de l’aptitude de ces « nouveaux » plastiques au recyclage ? Car s’il est intellectuellement séduisant de réduire notre consommation de ressources fossiles pour fabriquer nos matériaux, nous ne pouvons pas pour autant nous désintéresser de leur fin de vie. Un plastique reste un plastique : mieux vaut éviter de le retrouver dans l’estomac d’une tortue ou dans notre salière, qu’il soit issu de pétrole ou de résidus végétaux. Les filières de recyclage du PE (dont on fait notamment les célèbres « Tupperware ») et du PET (votre bouteille d’eau) conventionnels par exemple, sont bien établies et le bio-PE ou le bio-PET y ont d’ores et déjà leur place. Pour d’autres, par exemple le PLA, c’est une autre histoire : on ne peut le mélanger à ses petits camarades et il existe à date peu de recycleurs du PLA. Enfin, il y a « compostable » et « biodégradable ». Et dans « compostable », il y a ce qui est compostable dans le composteur du jardin et ce qui est compostable dans des conditions spécifiques, c’est-à-dire en usine spécialisée !

Alors, êtes-vous prêts à raconter cette histoire au fils de vos voisins pour qu’il soit sage pendant leur absence ou préférez-vous les papous ?

 

Les gourous de l’impression 3D me fatiguent

 

Le changement climatique ? Oubliez l’accord de Paris et pensez impression 3D ! C’est en substance ce que dit cet article :

Who Needs The Paris Climate Accords When You Have 3D Printing?

J’en conviens, je n’ai pas lu l’accord de Paris : je ne me prononcerai donc pas sur son efficacité. Par contre, question impression 3D j’en sais à l’évidence plus que l’auteur et il me ferait bien rire si le sujet n’était pas si sérieux. L’apprenti sorcier qui a commis cet article ferait mieux de retourner à son balai, car voici ce qu’il raconte :

« Dans les cinq à dix ans, l’impression 3D occupera une part considérable dans l’industrie. »

« Considérable », ça fait combien au juste : 5%, 10%, 20% ? Le marché global de l’impression 3D devrait représenter 55,8 milliards de dollars en 2027 selon l’étude The future of 3D Printing by 2027 (les chiffres varient quelque peu selon les sources mais l’ordre de grandeur est bien celui-ci), ce qui représente… 0,5% de la production industrielle globale.

« L’impression 3D émet moins de fumées et de vapeurs toxiques [que les procédés conventionnels]. Les émissions sont en outre mieux contenues et éliminées grâce à des filtres. »

Heureusement, l’industrie n’a pas attendu l’auteur pour se préoccuper des émissions nocives et découvrir les filtres ! Il n’y a d’ailleurs pas de raison que l’impression 3D soit en elle-même moins « émissive » que les procédés conventionnels. Au contraire, il est établi qu’imprimer des plastiques en 3D génère des particules ultrafines et des composés organiques volatils plus ou moins nocifs (Emissions of Ultrafine Particles and Volatile Organic Compounds from Commercially Available Desktop Three-Dimensional Printers with Multiple Filaments). Quant à la fabrication additive métallique, elle implique la manipulation de poudres fines, qui présentent des risques tant sur le plan de la santé (au niveau respiratoire par exemple) que sur celui de la sécurité (explosion). Les exigences liées à la manipulation des poudres ne se limitent bien sûr pas au métal. Regardez cette vidéo et l’équipement de l’opérateur et dites-moi si vous installeriez cela chez vous :

3D printed plastic hand

Au passage, ceci montre à quel point il faut avoir un sens excessif du raccourci pour asséner sans nuance que l’impression 3D est « l’exemple phare de la fabrication additive, qui assemble les matériaux de façon précise en n’utilisant que ce qui est nécessaire au produit final. » Car il ne faut pas croire que la poudre en excès que vous voyez sur ces images soit réutilisable indéfiniment…

Selon l’auteur, l’impression 3D serait définitivement « moins polluante ». Je connais pourtant des exemples de pièces qui nécessitent 75% de leurs poids en produits chimiques pour être « nettoyées » après leur fabrication par impression. Est-ce que vous utiliseriez -presque- 4 kg de lessive pour laver 5 kg de linge ?

Pour conclure, l’auteur cite Julian Simon, qui paria dans les années 70 que les ressources naturelles deviendraient plus et non moins abondantes avec le temps et « gagna son pari haut la main dix ans plus tard ». Voilà qui piétine allègrement les lois de la thermodynamique et amène l’auteur à regretter que « les écologistes continuent d’ignorer la capacité des entreprises à résoudre les problèmes qu’elles créent ». Un aveu « d’auto-toxicité » qui prête à sourire, non ?

L’impression 3D ne remplace pas les technologies existantes, pas plus qu’elle n’a vocation à résoudre la question du changement climatique. Par contre, elle ouvre des perspectives considérables quant à la complexité des formes, la liberté de conception des pièces, la réduction des assemblages et la personnalisation. Un exemple parmi des milliers d’autres : elle est actuellement étudiée comme un moyen de réalisation de capteurs et générateurs électriques en polymères piézoélectriques : Les objets connectés passent à la génération piézoélectrique.

Oui, l’impression 3D est une nouvelle et fabuleuse lame sur le couteau suisse, mais raconter n’importe quoi à son sujet ne lui rend pas service.

 

Voir la version anglaise de cet article sur LINKEDIN : 3D printing

Biomimétisme : le pouvoir des épinards

La deuxième édition de BIOMIM’EXPO, le rendez-vous du biomimétisme et des innovations bio-inspirées, s’est tenue à Senlis les 29 et 30 juin.

Du biomimétisme à la bio-inspiration

Pour ceux qui ne seraient pas encore familiers avec le biomimétisme, disons qu’il repose sur l’étude des systèmes naturels pour créer de nouveaux produits, services et modèles d’organisation durables. Pour plus de détails et d’exemples, je renvoie à l’inspirant ouvrage de l’américaine Janine Benyus paru en 1997 et intitulé Biomimicry: Innovation inspired by Nature. Une traduction française a été publiée en 2011 sous le titre Biomimétisme : quand la nature inspire l’innovation.

Bien sûr Léonard de Vinci -par exemple- puisait largement son inspiration dans l’observation du vivant, quant à la Tour Eiffel, sa structure serait inspirée… de celle du fémur. Il n’y a rien là de bien neuf. Mais ce que la notion de “biomimétisme” ajoute à cette activité d’observation vieille comme le monde (il suffit de penser à Lascaux ou à Chauvet pour s’en convaincre), c’est l’ambition d’y puiser des innovations responsables et durables.

Une fois cette définition posée, précisons qu’il s’agit plus d’un mode de réflexion que d’une science, comme l’a souligné Gilles Boeuf[1] durant son intervention à BIOMIM’EXPO. Demandons-nous ensuite s’il vaut mieux parler de “biomimétisme”, ce qui sous-tend une imitation, ou de bio-inspiration. A cette interrogation le même Gilles Boeuf mais aussi Marc Fontecave[2] ou encore Claude Grison[3] ont successivement répondu dans leurs interventions “bio-inspiration”, dans leur volonté manifeste d’aller au-delà de la simple “copie”.

Pourquoi se mobiliser pour une innovation responsable ?

Comme l’a rappelé Roland Jourdain[4], nous sommes tous témoins et même acteurs de la dégradation de notre environnement : le navigateur voit en course sur ses écrans l’augmentation du trafic maritime au fil des années, son bateau lui-même a un impact environnemental conséquent ! A force de constats, vient le jour où l’on se demande comment agir pour remédier. Si Pierre Rabhi[5] n’était pas là, son ombre planait néanmoins sur le Manège du quartier Ordener de Senlis : “Si l’homme a besoin de la nature, la nature n’a pas besoin de l’homme. A bon entendeur”… Soyons donc tous des colibris et faisons notre part.

D’ailleurs, bonne nouvelle, la préservation de la biosphère est compatible avec le développement d’un modèle économique viable et la création d’emplois selon Emmanuel Delannoy[6]. Alors, regardons de plus près quelques exemples.

Voler sans bruit

Si vous aimez les avions (un magnifique exemple de bio-inspiration), vous devriez apprécier le travail de Marianna Braza[7] et de son équipe, qui cherchent avec AIRBUS à diminuer les instabilités en vol en s’inspirant des rapaces.

Bien sûr les formes des ailes d’avion sont inspirées de celles des grands oiseaux et incluent déjà des parties mobiles, à ceci près qu’elles sont rigides et donc nettement moins efficaces. D’où l’idée de les rendre intelligentes et flexibles pour leur permettre de se courber dans les deux sens (améliorant ainsi la portance) et de vibrer à leur extrémité. Pourquoi rechercher ce phénomène de vibration ? Parce qu’il atténue le frottement de l’air -la traînée- et permet notamment aux rapaces de fondre sans bruit sur leur proie. L’intégration d’actuateurs piézo-électriques en céramique dans les volets sustentateurs des ailes d’A320 pour en réduire le bruit (en phase de décollage et d’atterrissage) et la consommation d’énergie (en croisière) est donc à l’étude. Premiers essais en vol prévus en 2020 et plus d’informations sur www.smartwing.org !

Écoulement d’air généré par l’aile d’un oiseau à gauche (c’est net) et celle d’un avion à droite (c’est la pagaille) – Images CNRS

Le pouvoir des épinards…

Connaissez-vous la « plastronique » ? Comme son nom le suggère, elle combine plasturgie et électronique en intégrant directement les fonctions électroniques aux pièces plastiques, supprimant ainsi les cartes électroniques. Elle apporte entre autres avantages miniaturisation et allègement et vous l’avez déjà très probablement adoptée sans le savoir puisqu’elle est très présente dans les smartphones.

Cela étant, il n’est pas facile de créer des pistes conductrices sur une pièce plastique de forme complexe, le plastique étant par définition un matériau isolant. Les procédés conventionnels sont souvent « soustractifs » et gaspillent donc de la matière. Ils peuvent aussi nécessiter un vide poussé donc un équipement compliqué. A la recherche d’un moyen plus économe et plus simple, l’équipe de Marc Desmulliez[8] a donc décidé d’utiliser… des épinards. Elle entend ainsi concurrencer le procédé leader de la métallisation des surfaces plastiques complexes : l’activation par laser.

… Et celui des fleurs !

Enfin, Claude Grison s’intéresse à des végétaux très particuliers qui poussent sur les sols miniers. Ils en extraient les métaux lourds via leur système racinaire et les concentrent dans leurs parties aériennes. Ils stabilisent également les sols, limitant l’érosion éolienne donc la dissémination des polluants.

Des esprits chagrins y verraient un verre à moitié vide : certes le sol est dépollué mais que faire de la biomasse contaminée résultante ? Tandis que Claude Grison voit le verre à moitié plein : elle considère cette biomasse comme une source de métaux rares et coûteux, qu’elle transforme en éco-catalyseurs indispensables à la synthèse de molécules à haute valeur ajoutée, par exemple des médicaments.

Zinc, nickel, manganèse, aluminium font partie de ses cibles habituelles. A l’issue de son intervention, l’un des auditeurs demande ce qu’il en est des substances radioactives. Aussi stupéfiant que cela puisse paraître, une amarante concentrerait du césium radioactif à Tchernobyl.

Décidément, si les fleurs et les légumes « y arrivent », pourquoi pas nous ?

 

[1] Gilles BŒUF est Président du conseil scientifique de l’Agence Française pour la Biodiversité (AFB), ancien Président du Muséum d’Histoire Naturelle et Professeur à l’Université Pierre et Marie Curie.

[2] Marc FONTECAVE est Professeur au Collège de France, Chaire de Chimie des processus Biologiques et Directeur du Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques, Collège de France.

[3] Claude GRISON est Professeure de chimie bio-organique à l’Université de Montpellier et Directrice du Laboratoire ChimEco de chimie bio-inspirée et innovations écologiques.

[4] Roland JOURDAIN, double vainqueur de la Route du Rhum, est à l’origine de la création du fonds EXPLORE qui soutient des projets utilisant la science, l’innovation et la sensibilisation pour répondre aux enjeux environnementaux.

[5] Pierre RABHI est un pionnier de l’agriculture écologique en France, essayiste, romancier et fondateur du mouvement Colibris.

[6] Emmanuel DELANNOY est l’auteur du livre Permaéconomie et le Directeur de l’institut INSPIRE, qui entend réconcilier développement économique et biosphère.

[7] Marianna BRAZA est Directrice de recherche CNRS à l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse.

[8] Marc DESMULLIEZ est Professeur, Directeur du Département « Sensors, Signals and Systems » à l’Université Heriot Watt à Edimbourg.