Les bioplastiques : une solution?

Positionnement du problème

Les solutions en aval du problème de la pollution plastique des Océans sont très séduisantes et souvent innovantes. Néanmoins on ne peut pas occulter le fait qu'elles soient aussi très difficiles à mettre en place, d'un point de vue technique tout d'abord, puisque la mer est un environnement fortement imprévisible, mais surtout d'un point de vue  économique et institutionnel. En effet, les gyres étant des zones internationales, il n'est pas possible d'établir clairement la responsabilité de la pollution constatée, et donc le choix de la prise en charge reste total.

Nous avons donc pensé le problème sous un angle différent en envisageant une solution amont, qui consisterait à substituer les plastiques traditionnels d'origine pétrochimique et non biodégradables, nocifs pour l'environnement, par des bioplastiques biodégradables, issus ou non de la biomasse. Initialement, nous avions prévu d'étudier deux types de plastiques biodégradables, l'un issu de la pétrochimie, l'Ecoflex de BASF, l'autre issu de la Biomasse, le PLA de NatureWorks. Or nous n'avons pas réussi à nous procurer l'inventaire des flux d'émissions de l'Ecoflex et nous nous sommes donc borner à la comparaison du PE avec le PLA.

A l'aide du logiciel SimaPro, nous avons ainsi réalisé l'étude du cycle de vie (ACV) comparant les films alimentaires plastiques en PLA et en PE, en considérant qu'ils se retrouvaient au sein des océans. Nous avons ainsi déterminé lequel a le plus d'impact sur l'environnement, en faisant l'hypothèse que le PLA se dégradait entièrement dans l'océan et que le PE était, quant à lui, récupéré au sein du gyre atlantique nord puis revalorisé.

Deux voies de revalorisation ont été par ailleurs envisagées pour le PE récupéré en mer : l'incinération et la revalorisation en diesel. Ainsi, couplés à l'étude économique réalisée par le binôme 2, nos résultats permettront de trancher en faveur de la filière répondant au mieux aux objectifs du développement durable.

Enfin, nous avons également envisagé une deuxième solution amont au problème de la pollution plastique des océans : celle du recyclage. Nous avons en effet étudié la sensibilité des impacts environnementaux à la mise en place d'une filière de recyclage.

Les Bioplastiques

A la fin des années 80,  avec l'émergence de la notion de développement durable, les questions de la gestion des déchets, et plus particulièrement du recyclage, deviennent prégnantes. On assiste alors à l'émergence de la notion de cycle de vie d'un produit et de l'éco-conception (qui consiste à intégrer dès la conception les impacts environnementaux) et dans ce contexte, s'amorce le développement des bioplastiques.

En effet les polymères classiques issus de la pétrochimie sont souvent utilisés dans des applications à faibles durées de vie; l'exemple le plus parlant étant le fameux sac plastique. Or cela va à l'encontre même du principe de durabilité. Par ailleurs, ces plastiques sont une source de pollution et de nuisance (visuelle par exemple), ainsi qu'un danger pour la vie sauvage, les océans entre autre. De plus ils engendrent un volume considérable d'ordures ménagères et leur valorisation énergétique est problématique, puisqu'elle entraîne des émissions toxiques, de type dioxine. La valorisation matériau est quant à elle peu concluante, entre faibles débouchés et problèmes techniques.

Définition

Le terme bioplastique regroupe deux types de polymères distincts :

  • Les polymères dits bio-sourcés (ou agro-sourcés), c'est à dire issus de ressources renouvelables, souvent de la matière végétale, telles que le blé, le maïs ou bien la pomme de terre par exemple.
  • Les polymères biodégradables. Ceux-ci peuvent être issus aussi bien de la pétrochimie que de la biomasse.

 

Classification des polymères biodégradables selon leur origine, source : Avérous L (2004), J. Macromol. Sci C Polym. Rev., 3, 231

Certains bioplastiques peuvent donc être à la fois biosourcés et biodégradables :

 

Polymères biodégradables ou non en fonction de leur origine, source : Technique de l'ingénieur

Ces différents polymères ont des propriétés physico-chimiques différentes et ne sont donc pas toujours destinés aux mêmes usages et applications. En fonction de leur origine, ils possèdent ainsi différents avantages et inconvénients qui les destinent préférentiellement à des applications particulières.

Avantages et inconvénients des différents bioplastiques, source : http://www.encyclo-ecolo.com/Bioplastique

Enfin concernant la définition des bioplastiques, il est important de ne pas les confondre avec les polymères dits oxo-dégradables qui sont fragmentables mais non biodégradables. Ces plastiques ont l'avantage d'être moins chers à produire que les bioplastiques et surfent sur la vague du bio pour séduire les consommateurs.

La biodégradabilité

Les plastiques officiellement dits biodégradables sont définis par la norme européenne EN 13432, relative à la directive « emballages et déchets d’emballages (94/62/CE) », qui spécifie les exigences et les méthodes permettant de déterminer la possibilité de compostage et de traitement en anaérobiose des emballages et des matériaux d’emballage. Elle stipule que : 

  • Le matériau doit être transformé à 90 % en humus en six mois lorsqu’il est placé dans des conditions de compostage industriel.
  • Pour être considéré comme compostable, il doit satisfaire à un test de 12 semaines, à la fin duquel la totalité des résidus supérieurs à 2 mm doit être inférieure à 10% de la masse initiale.
  • Les résidus ne doivent pas présenter d’écotoxicité, et avoir une très faible concentration en métaux lourds.
  • Il ne doit pas y avoir d’inhibition de la croissance des plantes sur le milieu (biodégradable) ou le compost (compostable).

Cette norme est donc définie uniquement pour les conditions agressives d'une unité de compostage industriel, c'est à dire fonctionnant à un température supérieure à 60 °C entre autre. Ces plastiques ne se dégradent donc pas forcément dans un composteur domestique, et a fortiori dans l'océan. Par ailleurs il n'existe à ce jour aucune norme applicable aux conditions de compostage domestique.

Différents labels attestent également de cette propriété, comme celui d'Ok Compost qui est reconnu par la norme cette norme. Par ailleurs, une nouvelle norme européenne concernant la biodégradabilité des plastiques (CEN TC 249/ WG 9) est en préparation.

La situation actuelle et les perspectives d'évolution

Selon une étude publiée par l’association professionnelle European Bioplastics, à l'orée 2017, le marché des bioplastiques devrait passer d’environ 1,4 million de tonnes (en capacité de production annuelle) en 2012 à 6,2 millions de tonnes environ en 2017. Par ailleurs, les applications des bioplastiques sont très diverses : de la simple bouteille en plastique, et plus généralement le marché de l'emballage, qui devrait rester le premier débouché en 2017, au clavier de l'industrie électronique.

      Global Prod Market Segment_Total_2012_en

Enfin même en prenant en compte les taux de croissance annoncés, la surface agricole utilisée pour l’approvisionnement en matières premières renouvelables destinée aux bioplastiques ne représentera qu’environ 0,02% de la surface agricole mondiale.

L'exemple du PLA

L'acide polylactique (polylactic acid en anglais, abrégé en PLA) est un polymère biodégradable utilisé principalement dans l'emballage alimentaire. Le film pour paillage agricole représente également un secteur de débouché intéressant. En effet la  propriété de biodégradabilité d'un tel polymère représente une solution aux préoccupations environnementales rencontrées par ces secteurs. C'est également un matériau utilisé par certaines imprimantes 3D.

Procédés de fabrication

Le procédé de fabrication du PLA repose sur la fermentation de la dextrose, un sucre végétal élémentaire, sous l'action de bactéries synthétisant l'acide lactique. Celui-ci est ensuite distillé et polymérisé par un nouveau procédé de fermentation en acide polylactique. Les plantes ressources sont principalement celles riches en "sucre" comme le maïs, la betterave, le riz, le manioc...

Conversion of L-lactic adic to PLLA

source : http://polymerinnovationblog.com/from-corn-to-polylactic-acid-part-2-making-the-pla-polymer/

source : http://www.futerro.com/frindex_pla.html

Avantages et Inconvénients

On s'intéresse ici aux avantages et inconvénients des plastiques biosourcés et biodégradables, tels que le PLA, qui fera l'objet de l'ACV. Les principaux avantages de tels plastiques sont :

  • La réduction de la consommation des ressources fossiles qui entraîne la réduction du cycle du carbone.
  • Sa biodégradabilté et/ou compostabilité. La fin de vie de tels plastiques génère donc, en théorie, moins d'émissions nocives pour l'environnement et permet, dans le cas de produits compostables, de récupérer un produit revalorisable.
  • Ils ne sont pas affectés par la variabilité du prix du pétrole, au contraire des plastiques traditionnelles.
  • Ils ont bien souvent un impact positif vis à vis du consommateur, de plus en plus sensible au questions environnementales.

Mais tout n'est pas parfait, et ces plastiques possèdent un certain nombres d'inconvénients non négligeables et qui expliquent en partie pourquoi ils sont encore peu présents sur le marché du plastique.

  • Son prix est un des principaux frein à son développement. Actuellement le PLA coûte plus de 2 euros par kg contre 1 euro par kg pour le PE issu de la pétrochimie.
  • Sa disponibilité faible, puisqu'il y a encore peu de fabricants de bioplastiques.
  • Sa mise en oeuvre est plus difficile que celle du PE traditionnel, qui elle est bien maîtrisée, à cause, entre autre, de sa faible résistance thermique, qui oblige à travailler dans des conditions opératoires très contrôlées.
  • Son identification par les consommateurs demeure par ailleurs un peu floue et une confusion s'opère entre les notions de biodégradabilité et de biosourcé.
  • Pour l'instant, il n'existe pas de filières de valorisation identifiable. Les composteurs industriels sont tenus d'accepter ces plastiques dans leur filière, mais, notamment en ce qui concerne les usages agricoles, ils ne le font pas toujours, à cause de pré-traitements nécessaires, notamment de lavage préalable, qui engendreraient un sur-coût.
  • Le scepticisme des consommateurs joue également un rôle. Ceux-ci sont en effet méfiants concernant l'utilisation d'OGM pour la fabrication de ces plastiques. De plus, bien souvent, ils émettent des réserves vis à vis de l'utilisation des ressources vivrières pour ces plastiques qui concurrencent directement l'usage alimentaire.
  • Cette filière des bioplastiques apparaît comme un concurrent direct à une autre solution pour réduire les impacts environnementaux : le recyclage. Or certains considèrent qu'il est préférable de réutiliser un produit (recyclage) que de revaloriser un déchet.
  • Des études ont montrées qu'en conditions naturelles (mélange de sable et d'eaux de mer), au bout d'un an, seulement 20% du PLA s'est dégradé et la biodégradation semble attendre un plateau et ne pouvoir aller au-délà dans ces conditions.

 

Démarche de l'ACV

Nous avons choisi de réaliser une analyse de cycle de vie (ACV) comparative entre les  plastiques traditionnels, de type polyéthylène (PE), et  les plastiques biodégradables issus de la biomasse, de type acide polylactique (PLA). Nous avons pour cela utilisé le logiciel Simapro 7 et  la base de données associée EcoInvent 1.3.

L'ACV permet de modéliser et d'évaluer les impacts environnementaux d'un produit, d'une fonction ou d'un procédé. Ce puissant outil d'aide à la décision suit une logique de cycle de vie et ses objectifs peuvent être divers. Par exemple, il peut permettre de comparer plusieurs types de matériaux et différents scénarios de fin de vie, afin de déterminer lequel est le moins nocif pour l'environnement. La démarche ACV comprend quatre grandes étapes, comme représenté dans le diagramme ci-dessous.

Source : http://www.fondation-uved.fr

Etape 1 : Définition des objectifs et du champs de l'étude

Définition des objectifs

Notre étude ACV doit répondre à quatre objectifs :

  • Le principal consiste à comparer le PE, tombé dans l'océan, récupéré et revalorisé, au PLA, supposé biodégradable en milieu marin, afin de déterminer quel matériau est le plus respectueux de l'environnement.
  • Ensuite, il s'agit de comparer les filières classiques du PE et du PLA afin de déterminer qui du recyclage ou des biomatériaux représente la meilleure solution environnementale.
  • Par ailleurs, une étude de sensibilité à la mise en place d'une filière de recyclage sera menée sur le cycle de vie traditionnel du PE (qui ne tombe pas dans l'océan).
  • Enfin, une analyse de l'importance des impacts dus au transport, notamment pour aller récupérer les plastiques en mer, sera effectuée.

Définition du champs d'étude

Afin de comparer ces matériaux qui à priori n'ont pas forcément les mêmes propriétés physico-chimiques, nous avons choisi une fonction commune, à savoir emballer des produits alimentaires au moyen de films. De plus, ceux-ci constituent une utilisation courante.

L’unité fonctionnelle représente une quantification de la fonction d’un produit. Il s'agit de l'unité de référence pour comparer des matériaux a priori différents. Comme toute unité, elle se doit d’être précise, mesurable et additive. Pour la fonction "Emballer des produits alimentaires", nous avons choisi l'unité fonctionnelle suivante : "Produire, collecter et traiter xx m² de film plastique". Nous n'avons pas préciser la surface utilisée car dans notre étude nous avons directement utilisé un flux de référence (c'est-à-dire la quantité de produit nécessaire pour couvrir les besoin de l'unité fonctionnelle). En effet, lors de nos recherches bibliographiques, nous avons pu obtenir l'inventaire des flux du PLA de NatureWorks dont le flux de référence était 1kg de PLA. Rapporté au PE via la densité, on obtient 0,736 kg de PE.

Types plastiques Densité (g/cm3) [*] Flux de référence (kg)
Polyéthylène (PE) 0,92 0,736
Acide polylactide (PLA) 1,25 1

Densités et flux de référence, Source : Bio Intelligence Service

Les limites du système dans l'océan

Cette étude ACV comprend l’intégralité du cycle de vie : du berceau à la tombe. Nous considérerons donc les étapes de production, transport et fin de vie. Dans notre cas, cette dernière comprend l'extraction des plastiques des océans puis leur revalorisation, qui se décline en deux voies : l'incinération et la valorisation en diesel.

Schéma des limites du système dans l'océan, Source : Bio Intelligence Service

Les limites du système classique

On notera que nous avons également réalisé une étude ACV du PE et du PLA en considérant un cycle de vie "classique", à savoir sans que le plastique ne tombe pas dans l'océan. Cette étude complémentaire nous a permis dans un premier temps de modéliser un scénario bien connu afin de se raccrocher à une référence et dans un second temps d'aborder le sujet du recyclage.

Schéma des limites du système classique, source : Bio Intelligence Service

Etape 2 : Inventaire des données sur le cycle de vie

Les bases des données utilisées sont celles présentes dans EcoInvent pour Le PE et celles récupérées dans l’inventaire des flux de Nature Works.

Etape 3 : Evaluation des impacts

Afin d'évaluer les différents impacts environnementaux, le logiciel SimaPro propose un large pannel de méthodes de calcul utilisant des indicateurs d'impacts potentiels, qui permettent de quantifier les rejets dans l'air, l'eau et le sol ainsi que les flux de déchets émis par le système.

Source : http://www.alembal.com/

Il existe deux grandes familles d'indicateurs d'impacts potentiels, chacun correspondant à une vision différente :

  • La vision Midpoint, qui se focalise sur les impacts ou effets, utilise des facteurs d'impacts.
  • La vision Endpoint s'intéresse elle aux dommages constatés. Ici, les facteurs de caractérisation intermédiaire sont regroupés en différentes catégories de dommages.

Pour notre étude, nous avons utilisé la méthode de calcul la plus courante en Europe, Impact 2002+. Cette méthode présente l'avantage de permettre d'adopter les deux approches possibles. Voici ses facteurs d'impacts que l'on a regroupé ensuite en quatre catégories de dommages pour plus de lisibilité :

Tableau des facteurs et catégories d'impacts

Etape 4 : Interprétation

Cette partie est traitée dans l'onglet "Résultats", cependant on notera qu'il existe quatre types de représentation :

  • La caractérisation permet de convertir les résultats de l’inventaire en une unité commune en fonction de leurs contributions respectives à la catégorie d’impact considérée (par exemple : "Changement climatique exprimé en kg de CO2eq").
  • La normalisation permet de quantifier l’importance relative des différents impacts entre eux. Pour une catégorie donnée, on divise le score d'impact de notre cycle de vie par l'impact moyen d'une zone géographique considérée. Ainsi, on peut voir quelle catégorie subit le plus d'impacts.
  • La pondération consiste à donner plus de poids aux dommages qui sont jugés plus «graves ».
  • Le score unique permet d’obtenir une note environnementale unique pour le produit analysé en agrégeant les scores obtenus pour chaque catégorie de dommages pondérée.

Nous avons opté pour la pondération et le score unique pour faciliter la lisibilité et l'interprétation de nos résultats, même si ce faisant, nous avons perdu de l'information.

Hypothèse de l'étude

Exclusions des systèmes

Le transport par l'usager, c'est-à-dire du lieu de distribution jusqu'au domicile, n'est pas pris en compte dans notre étude. Par ailleurs, les conditions d'utilisation chez l'usager (maintient dans un lieu réfrigéré par exemple) ont été négligées.

Hypothèses liées au transport PE

Le PE est fabriqué en Europe. Ainsi on retiendra une distance de transport des résines jusqu'au lieu de mise en oeuvre de 500 km. Le transport s'effectue en camion 40 tonnes.

Pour ce qui est du transport du film plastique jusqu'au lieu de distribution, une distance de 110 km parcourue (distance moyenne observée pour le transport de marchandise en Europe. Source : EUROSTAT) en camion 40 tonnes a été retenue.

Concernant la collecte des déchets PE dans l'océan, nous avons retenu une distance de 2000 km pour l'incinération, à savoir la distance entre le centre du gyre et la côte américaine. La revalorisation en diésel s'effectue au Royaume Uni, c'est pourquoi nous avons considéré une distance de 5000 km pour ce scénario de fin de vie. Le transport s'effectue en bateau (Transoceanic freight).

Une fois les déchets PE arrivés à la côte, nous avons considéré une distance de 110 km par camion 40 tonnes pour les acheminer jusqu'au lieu de revalorisation.

Pour la collecte des déchets PE classique, nous avons considéré une distance de  50 km par camion 40 tonnes.

Il est à noter que le transport à vide est déjà inclus dans la manière de compter d'EcoInvent. Il suffit donc de multiplier la masse transportée par la distance que le produit parcourt. Ceci est bien entendu aussi valable pour le transport du PLA.

Hypothèses liées au transport PLA

Le PLA, quant à lui, est produit aux Etats Unis (Nebraska). Les distances prises en compte sont : 2000 km par train pour l'acheminer jusqu'à la côte, puis 6000 km par bateau jusqu'en Europe. Enfin nous avons gardé la même distance de 110 km par camion 40 tonnes pour ce qui est du trajet jusqu'au lieu de distribution.

Scénarios de fin de vie du PLA

Nous avons ici fait l'hypothèse forte que le PLA était biodégradable dans l'océan. Ceci implique que le plastique est dégradé et assimilé par le milieu marin et donc qu'aucune collecte n'est nécessaire. Afin de modéliser l'impact d'une telle biodégradation dans l'océan, nous avons décidé de l'assimiler à du compostage, car ce type de bioplastique est principalement destiné à un tel scénario de fin de vie. Cependant, le celui-ci n'étant pas disponible dans la base de données EcoInvent à notre disposition, nous avons du nous résigner à donner une fourchette de cet impact. Pour cela nous avons pris comme borne inférieure l'absence de fin de vie et pour borne supérieure l'incinération, qui est le scénario de fin de vie le plus nocif pour l'environnement. Une telle modélisation ne pose pas de soucis pour l'interprétation de nos résultats car il ne s'agit pas de quantifier exactement l'impact des plastiques mais bien de les comparer, aussi un ordre de grandeur est suffisant.

Avec les hypothèses effectuées, notamment celle consistant à modéliser l'impact du PLA dans l'océan par du compostage, on constate que notre modélisation du PLA tombé dans l'océan et celle du PLA classique sont identiques. Nous avons donc pu comparer tous nos scénarios.

Scénarios de fin de vie du PE océan

En nous basant sur les conclusions du binôme 2, nous n'avons pris en compte que la transformation en diesel et l'incinération, c'est à dire la meilleure et la moins bonne solution d'un point de vue économique. Nous avons également considéré qu'il n'était pas envisageable de recycler le plastique récupéré, celui-ci étant mélangé et pollué.

Nous n'avons pas pris en compte les pré-traitements des deux voies de revalorisation des plastiques récupérés dans l'océan, à savoir le lavage pour la transformation en diesel, et  le séchage pour l'incinération.

Fin de vie du PE classique

Concernant les scénarios de fin de vie à proprement parlé, nous avons retenu deux scénarios distincts :

  • La fin de vie classique comprenant 5% de recyclage, 50% d'incinération et 45% d'enfouissement.
  • La fin de vie avec recyclage comprenant 33% de recyclage, 35% d'incinération et 32% d'enfouissement.

Les valeurs retenues pour le pourcentage de recyclage correspondent au pourcentage de matière plastique recyclée en France pour le premier scénario, et à la valeur moyenne en Europe pour le second.

Résultats

Il faut ici bien garder en tête que les résultats sont analysés dans le cas de l'utilisation de films alimentaires plastiques. Les tendances observées ne sont donc pas forcement généralisables aux autres applications.

Mise en place d'une filière de recyclage

On caractérise ici la sensibilité des impacts émis à la mise en place d'une filière de recyclage plus efficace. On passe donc de 5% de recyclage du plastique pour la filière classique à 33% de recyclage.

On obtient les résultats suivants en score unique et en pondération:

Score unique

On constate que le recyclage a un impact positif loin d'être négligeable sur l'environnement, en termes d'impacts évités. En effet, en passant à un recyclage matière de 5% à 33%, l'impact du PE diminue sensiblement, de 27%.

Pondération

Quelle que soit la filière considérée, les ressources sont les plus impactées, tandis que l'écosystème est peu touché. A tous les niveaux, c'est bien le recyclage qui permet d'éviter le plus d'impact.

Comparaison PE classique vs PLA océan

Dans cette partie, on compare les deux solutions amont, que sont la mise en place d'une filière de production de bioplastiques et le recyclage. Il est important de noter que cette comparaison est uniquement possible sous l'hypothèse forte que le cycle de vie du PLA dans l'océan correspond à celui de la filière classique du PLA (cf. Hypothèses). Par ailleurs, comparer les filières classiques du PLA et du PE permet de se ramener à une étude connue et de pouvoir avoir une référence attestant de la cohérence de nos résultats.

Score Unique

On constate que le PLA et le PE recyclé à 33% présentent des scores uniques comparables. Selon la fin de vie envisagées pour le PLA (pas de fin de vie ou incinération), le recyclage est plus ou moins avantageux bien que la différence ne soit pas déterminante.

Pondération

On observe que comparé au PE recyclé à 33%, le PLA est plus éco-respectueux pour ce qui concerne les ressources et le changement climatique, mais génère plus d'impacts sur la santé humaine. Dans une optique d'aide à la décision, il faudrait affiner l'étude, avec dans un premier temps, affecter des coefficients de pondération par catégorie de dommages et/ou dans un deuxième temps prendre en compte les pré-traitements et en reconsidérer l'hypothèse de la biodégradabilité totale du PLA dans l'océan.

Comparaison PE vs PLA dans l'océan

On compare ici les impacts du PLA qui se biodégrade en milieu marin avec ceux du PE dans l'océan que l'on récupère et revalorise.

Comparaison générale

Pour le PE récupéré dans l'océan nous avons pris en compte les deux voies de revalorisation envisagées, à savoir l'incinération et la production de diesel. Pour ce qui est du PLA on considère qu'il se biodégrade entièrement dans l'océan. Les fins de vie envisagées, bien que non représentatives de la réalité, sont une filière sans fin de vie et une avec incinération, à savoir le scénario le plus respectueux de l'environnement et le plus néfaste pour celui-ci. Malgré l'absence d'une fiche processus compostage qui aurait été la fin de vie la plus adaptée dans notre cas, nous sommes ainsi capable de donner une fourchette des impacts qu'aurait généré cette fin de vie.

Les deux voies de valorisation du PE récupéré dans l'océan sont équivalentes d'un point de vue environnemental. En comparant ces filières PE à celle du PLA, on observe que celui ci est bien moins néfaste pour l'environnement, de 32% à 42% d'impacts en moins selon la borne de l'intervalle considérée.

En analysant le graphique ci-dessus, on note que la différence entre les impacts du PE et du PLA se fait surtout sur les catégories "changement climatique" et "ressources". Les deux filières sont comparables pour ce qui est de la santé humaine et de la qualité de l'écosystème.

Focus sur les 2 voies de revalorisation du PE

On s'intéresse plus en détails aux deux voies de revalorisation des plastiques récupérés, afin de quantifier l'impact de celles-ci sur l'environnement et de pouvoir proposer la solution la moins nocive pour l'environnement. Ainsi on cherchera à voir si cette option corrobore le choix du binôme 2, qui s'est basé uniquement sur un critère économique pour trancher entre ces deux filières.

Les résultats pour le PE récupéré dans l'Océan, en fonction de chaque catégorie d'impact pour les deux voies de revalorisation donnent, en groupé et en détaillé :

 

On constate que pour la revalorisation en diesel il y a des histogrammes négatifs qui témoignent d'impacts évités. Ce qui est cohérent puisque transformer le plastique récupéré en carburant revient, en terme de cycle de vie, à économiser des matières premières au niveau de la production. A noter qu'il faut bien considérer ces résultats en terme d'impacts évités et non de bilan positif pour l'environnement.

Si les résultats observés au niveau de la catégorie "extraction des ressources" corroborent bien cette observation, il n'en va pas de même pour les catégorie du réchauffement climatique et de consommation en énergie non renouvelable. En effet la synthèse du diesel par pyrolyse permet d'économiser les matières premières, mais est aussi un procédé coûteux en énergie. Et par ailleurs, dans SimaPro, le processus d'incinération prend en compte une revalorisation totale de l'énergie dégagée. Or cette hypothèse est tout-à-fait discutable et dans la réalité, le bilan environnemental de l'incinération serait plus défavorable.

De plus, on se rend compte que les voies de valorisation sont, d'un point de vue environnemental, peu ou prou équivalentes. Il est donc difficile de trancher en faveur de l'une ou de l'autre, d'autant plus si l'on considère le fait que nous n'avons pas pris en compte les filières de pré-traitement, par manque de données. On pourrait affiner notre analyse en affectant des poids différents aux catégories de dommages selon des choix arbitraires répondant à des objectifs préliminaires à l'étude (par exemple, si l'on choisit que la santé humaine est le critère le plus important, on affectera à cette catégorie un poids plus important).

Sensibilté des résultats aux transports

Enfin on compare les analyses de la filière classique du PE (avec 5% de recyclage pour la fin de vie) avec celles des plastiques récupérés dans l'océan et revalorisés.On observe que quelle que soit la filière, l'impact des transports et de la fin de vie est faible vis à vis de celui de la production de films plastiques. D'autant plus que la filière classique comporte 45% d'enfouissement pour la fin de vie, qui génère peu d'impacts sous SimaPro, comparé à l'incinération.

  

    

Pour ce qui est de l'étude de sensibilité sur les transports à proprement parlé, le logiciel SimaPro prend en compte uniquement la distance parcourue pour une masse donnée. La masse ne changeant pas, la seule variable reste la distance parcourue. Il en résulte que l'impact des transports est directement proportionnel à celle-ci. Nous sommes arrivés à la conclusion qu'il faudrait multiplier la distance parcourue par un facteur 15,6 pour que le transport ait autant d'impact que la production du PE; ce qui semble peu probable.

Critiques et limites de l'ACV

Les données

Les principaux problèmes que nous avons pu rencontrer au cours de notre étude concernent surtout le manque de données, notamment au niveau des inventaires de flux des différents bioplastiques. En effet ceux-ci étant relativement récents, ces données sont souvent confidentielles et peu accessibles à des étudiants. De plus la base de données d'EcoInvent à notre disposition est parfois lacunaire, notamment en ce qui concerne les scénarios de fin de vie et particulièrement le compostage.

La calibration des résultats

Nous avons utilisé, comme document de référence à notre étude, l'ACV d'emballages en plastique de différentes origines (Rapport final, Avril 2007) réalisée par Bio Intelligence Service, en collaboration avec l'ADEME. Nous avions dans un premier temps souhaité nous « calibrer » avec leurs résultats en utilisant la même méthode de calcul d'impacts, c'est à dire CML 2002. Or dans notre version de Simapro, nous ne disposions pas de cette méthode et avons donc eu des difficultés à valider et interpréter nos résultats.

Les hypothèses

  • La fin de vie du PE traditionnel. Dans la filière classique de production de film PE nous avons considéré une fin de vie comportant 45% d'enfouissement. Or dans les années à venir on va assister à une interdiction de cette méthode de traitement, afin de mettre en avant le recyclage. De plus, sous SimaPro, ce scénario de fin de vie est l'un des moins impactant. Or il na correspond pas vraiment à un traitement des déchets et ne prend pas en compte les problèmes liés à l'infiltration et à la pollution des sols et des nappes.
  • Les pré-traitements. Nous n'avons pas pris en compte les pré-traitements des deux voies de revalorisation des plastiques récupérés dans l'océan, à savoir le lavage pour la transformation en diesel, et  le séchage pour l'incinération. Les résultats, en terme d'impact, sont équivalents pour les deux scénarios de revalorisation, on peut donc penser que les pré-traitements seraient déterminant dans le choix de la solution la moins nocive pour l'environnement.
  • La biodégradabilité. Enfin la grosse incertitude porte sur l'hypothèse de la biodégradabilité du PLA dans l’océan. En effet la norme EN 13342 stipule que les plastiques biodégradables doivent se décomposer à 90% en 6 mois, mais dans des conditions de compostage industriel, c'est à dire, entre autre, à des températures supérieures à 60°C. Or des études ont montrées qu'en conditions naturelles (mélange de sable et d'eau de mer), au bout d'un an, seulement 20% du PLA s'est dégradé et la biodégradation semble attendre un plateau. Par ailleurs, modéliser le PLA dans l'océan par du compostage revient à dire que le PLA dans l'océan réagit de la même manière que le PLA classique; hypothèse tout à fait discutable.
  • Le processus d'incinération. La modélisation de l'incinération prend en compte la récupération totale de l'énergie dégagée, ce qui est peu représentatif du fonctionnement réel. En effet dans la réalité, il existe des pertes thermiques plus ou moins importantes. En les prenant en compte, l'impact environnemental de la revalorisation par incinération augmenterait donc.
  • Modélisation de la dégradation du PE dans l'océan. Sous SimaPro nous n'avons pas modéliser les impacts de la dégradation du PE dans l'océan et avons fait l'hypothèse qu'il était récupéré avant de commencer à se dégrader.

La méthode ACV

Les indicateurs environnementaux "mid-point" de la méthode Impact 2002+ étant peu intuitifs,  il est difficile d'analyser les résultats obtenus; même si l'agrégation en catégorie de dommages, en mode "end-point", permet une analyse plus aisée des résultats. Cependant, il est à noter qu'un tel regroupement entraîne une perte d'informations.

D'un point de vue général, l'ACV ne prend pas en compte les questions sociales et économiques. Elle se base uniquement sur des facteurs environnementaux, et donc ne répond pas aux exigences du développement durable. L'analyse des résultats doit donc s'effectuer au regard de cette observation, en gardant en tête que d'autres facteurs, notamment économiques entrent en compte. C'est pourquoi nous avons couplé notre étude de la revalorisation des plastiques récupérés dans l'océan, avec l'étude économique effectuée par le binôme 2. De plus cette méthode présente un problème d'agrégation spatiale. Par exemple le critère du changement climatique a un impact global tandis que celui de l'eutrophisation a lui un  impact local.

Conclusion

L’analyse de cycle de vie (ACV) réalisée montre clairement que pour des plastiques se retrouvant en milieu marin, et dans le cas des films alimentaires, le PLA est moins nocif pour l’environnement que le PE (polyéthylène) récupéré et revalorisé. De plus, les deux voies de revalorisation du PE sont équivalentes d'un point de vue environnemental. Par ailleurs l'impact du transport pour récupérer le plastique en mer et celui de la fin de vie s'avèrent négligeables devant celui de la production de films alimentaires.

Ensuite, on peut  noter l’importance du recyclage en termes d’impacts évités pour la filière classique. Finalement, il n'y pas de différence notable entre la mise en place d'une filière de recyclage et le développement de bioplastiques et l'on ne peut pas trancher à ce stade en faveur de l'une ou l'autre des solutions. Il faudrait reboucler le processus itératif de l'ACV pour affiner l'étude. Ces résultats sont par ailleurs à analyser avec du recul et un esprit critique car ils dépendent directement des hypothèses de travail et du choix du produit étudié. En effet, toute cette étude se base sur l'hypothèse de la biodégradabilité totale du PLA dans l’océan, qui s'avère erronée. Il faudrait donc étudier d'autres polymères dont la biodégradabilité est avérée en milieu marin, comme les polyhydroxyalcanoates (PHA) par exemple.