L’utilisation des emballages en acide polylactique tels les barquettes alimentaires, les gobelets, ou encore les films alimentaires, est en croissance depuis ces dernières années. En effet ces emballages sont biodégradables et en les utilisant les industriels participent à la protection de l’environnement et au développement durable.
L’ACIDE POLYLACTIQUE (PLA)
Le PLA est un polymère* de synthèse d’origine naturelle couramment utilisé dans l’emballage alimentaire.
Sa formule topologique est :
(n représentant le nombre d’unités monomères* présentes dans le polymère*)
SA SYNTHÈSE
L’acide polylactique est obtenu à partir de plantes glucidiques telles le maïs, qui est le plus couramment utilisé, la betterave sucrière ou encore la canne à sucre.
La fermentation de l’amidon ou des sucres présents dans ces plantes par des bactéries permet la synthèse d’acide lactique.
Une fois l’acide lactique obtenu plusieurs méthodes permettent la synthèse d’acide polylactique. Le procédé le plus souvent utilisé dans le milieu industriel est celui décrit ci-dessous car il permet d’obtenir des PLA avec des masses moléculaires* plus élevées.
La dimérisation* de l’acide lactique en lactide s’effectue par une réaction d’estérification. L’estérification est la réaction d’un groupe hydroxyle (OH) avec un groupe carboxyle (COOH), pour former un ester (COO) et de l’eau (H2O).
Cette réaction chimique est alors représentée par l’équation :
2 C3H6O3 → C6H8O4 + 2 H2O.
Le lactide obtenu est ensuite polymérisé par ouverture de chaîne* (ROP : de l’anglais Ring Opening Polymerization) et donne l’acide polylactique (PLA). La masse moléculaire obtenue dépend alors de la quantité de matière mise en jeu et peut de ce fait être contrôlée par le producteur.
L’acide lactique possède deux formes isomères, l’acide lactique L(+) et l’acide lactique D(-), il existe donc trois formes isomères de lactide, la forme D-lactide, la forme L-lactide et la forme Méso-lactide (voir ci-dessous).
source : futerro
En raison des deux formes isomériques de l’acide lactique divers PLA existent tels le PLLA,provenant du L-lactide, le PDLA, provenant du D-lactide et le PDLLA, copolymère de lactide D et L. L’acide lactique L(+) étant majoritairement formé par les bactéries, la forme isomérique L-lactide est la plus présente.
Néanmoins, la forme commercialisée du PLA est le PDLLA, qui est amorphe*. Ses propriétés varient selon la proportion de PLLA et de PDLA présentes dans le copolymère.
La production d’acide polylactique est donc complexe. De plus la température de transition vitreuse*, Tg, du PLA est de 60°C, ainsi il ne peut être chauffé au-delà de cette température lors de sa synthèse.
SES PROPRIÉTÉS
Les avantages :
- C’est un matériau biodégradable.
- Il est issu de ressources renouvelables.
- Son utilisation est économique.
- Il est utilisable en impression 3D.
- Il est brillant et transparent à l’état amorphe*.
- Il possède une haute rigidité.
- Différentes épaisseurs sont possibles.
- Il est apte au contact alimentaire.
- Il possède des propriétés barrières aux graisses, huiles et arômes.
- Il est imperméable.
- Sa température de scellage est basse.
Les inconvénients :
- Il ne peut être utilisé ou synthétisé à des températures supérieures à 60°C.
- Sa biodégradation nécessite une atmosphère humide et une température élevée.
- Il n’est donc pas biodégradable dans des conditions naturelles.
- Il n’est pas souple.
- Sa protection contre le transfert d’oxygène est assez faible.
SA DÉGRADATION
La dégradation de l’acide polylactique s’effectue en deux étapes.
Le PLA subit d’abord une réaction d’hydrolyse qui le transforme en oligomères* de masses moléculaires plus faibles. L’hydrolyse est la réaction inverse de celle d’estérification, un ester (COO) réagit avec de l’eau (H2O) pour former un groupe hydroxyle (OH) et un groupe carboxyle (COOH).
L’équation de cette réaction est alors celle inverse de son estérification :
C6H8O4 + 2 H2O → 2 C3H6O3
Ensuite, des microorganismes terminent le processus de dégradation. En milieu aérobie, présence d’oxygène, ils transforment ces oligomères en eau (H2O) et dioxyde de carbone (CO2). Tandis qu’en milieu anaérobie, absence d’oxygène, ils les transforment en eau (H2O) et méthane (CH4).
La biodégradation du PLA s’effectue donc en moins de trois mois dans des centres de compostage industriel dans des conditions de température, d’humidité, et de présence en bactéries contrôlées.
Cette biodégradation est donc difficilement possible dans des conditions naturelles, et elle n’est ainsi que peu efficace en cas d’abandon d’emballages en PLA dans la nature.
L’optimisation des emballages en acide polylactique pourrait passer par la découverte d’additifs innovants qui faciliteraient et permettraient sa biodégradation dans des conditions naturelles et dans des composts domestiques.
LES EMBALLAGES BIODEGRADABLES 
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