Qu’est-ce que la « biodégradabilité » : la biodégradabilité est-elle vraiment bénéfique pour l’environnement ?

Lorsqu’un matériau est qualifié de « biodégradable », cela signifie qu’il peut être décomposé par des micro-organismes tels que des bactéries ou des champignons. Ces dernières années, face aux problèmes d’épuisement des ressources énergétiques, de pollution environnementale et de changement climatique, les gens recherchent de nouveaux matériaux écologiques pour remplacer le plastique. D’importants efforts ont été déployés pour développer des matériaux biodégradables. Cet article explique en détail la signification de la biodégradabilité, le processus de dégradation et les caractéristiques, donne des exemples d’applications courantes, et décrit l’impact des matériaux biodégradables sur l’environnement.

Signification de la biodégradabilité

La plupart du temps, le terme biodégradable est utilisé pour décrire des matériaux, et signifie que le matériau peut être décomposé par des micro-organismes tels que des bactéries, des champignons ou des algues, transformé en eau, gaz et substances nutritives. Étant donné que le cycle de vie du matériau ne laisse pas de pollution résiduelle à la fin, et que toutes les substances peuvent être utilisées pour la croissance des plantes, c’est un adjectif représentant une bonne solution écologique.

Processus de dégradation des matériaux biodégradables

Selon l’article [« Biodegradation of Biodegradable Polymers in Mesophilic Aerobic Environments »], la dégradation des matériaux biodégradables se déroule principalement en 3 étapes :

Formation d’un biofilm

Les micro-organismes ont généralement tendance à s’agglomérer. Ils adhèrent à la surface des matériaux biodégradables, et continuent de produire et d’attirer plus de micro-organismes, formant ainsi un biofilm. Ils produisent également des protéines, des polysaccharides, des acides nucléiques, des lipides et de la matière organique (communauté microbienne), qui s’assemblent pour former des substances polymères extracellulaires collantes (substances polymères extracellulaires, EPS). Bien sûr, l’apparition d’un biofilm ne signifie pas nécessairement que le matériau biodégradable va commencer à se décomposer rapidement, il peut aussi s’agir simplement d’un rassemblement de micro-organismes, et il faut observer s’il y a une dégradation dans l’étape suivante.

Dépolymérisation biologique

Après la formation d’un biofilm sur la surface des matériaux biodégradables, les substances polymères extracellulaires produites contiennent des enzymes capables de décomposer les matières organiques. Ces enzymes provoquent une dépolymérisation par activité enzymatique de type hydrolyse ou oxydoréduction. Étant donné que les matériaux biodégradables sont généralement composés de matières organiques, avec une composition chimique contenant des liaisons carbone-carbone (C-C) et carbone-hydrogène (C-H), comme les glucides qui sont les principaux composants de produits que nous mangeons couramment tels que le pain, les gâteaux et les pommes de terre, l’activité enzymatique peut détruire ces liaisons et éroder et décomposer progressivement les matériaux biodégradables. En fait, les plastiques sont également une matière organique, et leur surface peut également présenter un biofilm, mais comme la structure des liaisons est différente, les micro-organismes ne peuvent pas détruire ces liaisons (ou extrêmement lentement), il faut donc des centaines d’années pour une dégradation complète.

Bio assimilation ou minéralisation

Après la dépolymérisation par les micro-organismes, des enzymes oxydatives peuvent être produites. Ces enzymes oxydatives peuvent pénétrer dans les cellules des micro-organismes et oxyder davantage, fournissant du carbone et de l’énergie. En outre, en conditions aérobies, les matériaux biodégradables peuvent également être dégradés par les micro-organismes en composants minéralisés et en biomasse, libérant ainsi du sulfure d’hydrogène, des sulfates et d’autres composés fournissant des substances nutritives au sol.

Caractéristiques de dégradabilité des matériaux biodégradables

Les 5 facteurs qui affectent principalement la vitesse et le taux de dégradation biologique sont les suivants :

Température

La température affecte les types de micro-organismes pouvant survivre et leur activité de dégradation. En règle générale, plus la température est élevée, plus l’efficacité de la biodégradation est élevée. Les micro-organismes produisent également de la chaleur pendant le processus de décomposition. Par exemple, si le compost est retourné et mélangé régulièrement dans des proportions correctes de matériaux riches en azote et en carbone, la température peut naturellement augmenter à plus de 50°C. Pour en savoir plus sur la façon de mélanger le compost pour qu’il s’échauffe rapidement afin de se décomposer rapidement, lisez cet article sur « Les avantages du compostage domestique – Comment faire du compost à la maison ». Certains matériaux biodégradables nécessitent une certaine température pour se décomposer, par exemple l’acide polylactique (PLA) nécessite un environnement de compostage industriel (58 ± 2°C) pour se décomposer rapidement, et à température ambiante, sa vitesse de décomposition complète n’est pas beaucoup plus rapide qu’un plastique ordinaire.

Humidité

Les micro-organismes ont besoin d’humidité pour transporter les nutriments à travers les membranes cellulaires et pour croître, et l’humidité accélère également les réactions de dégradation. Cependant, une humidité trop élevée entraîne un manque d’oxygène, transformant le processus en décomposition anaérobie plus lente.

Oxygène

L’air ambiant contient généralement 21% d’oxygène. Les micro-organismes peuvent survivre avec seulement 5% d’oxygène, mais si la teneur en oxygène est inférieure à 10%, le processus de décomposition du matériau devient anaérobie, produisant du méthane, un gaz à effet de serre, tout en réduisant la vitesse de décomposition. Par conséquent, les usines de compostage sont généralement conçues avec des systèmes de brassage du compost pour assurer un apport adéquat en oxygène.

Lumière et rayons ultraviolets

La lumière et les rayons ultraviolets peuvent modifier les propriétés physiques et chimiques des matériaux biodégradables, les rendant plus fragiles, ce qui facilite leur décomposition ultérieure par les micro-organismes.

Caractéristiques du matériau biodégradable

Chaque matériau biodégradable a une composition et une structure différentes, comprenant des fibres de plantes herbacées ou ligneuses, des polymères organiques modifiés, etc. La vitesse de décomposition est affectée par les caractéristiques de la structure. Plus il est rigide et sa surface hydrophobe et lisse, plus la décomposition est lente, et plus les conditions de température et d’humidité requises sont extrêmes.

Différence entre biodégradable et compostable

« Biodégradable » et « compostable » sont souvent utilisés pour décrire des matériaux écologiques, et les deux termes ont des significations similaires mais avec quelques différences. Un matériau compostable est certainement biodégradable, mais un matériau biodégradable n’est pas nécessairement compostable, car la définition de compostable est plus étroite et rigoureuse que celle de biodégradable. Pour être compostable, le matériau doit se décomposer complètement dans des conditions et des délais spécifiques, et il doit être inoffensif pour l’environnement. Il existe deux types de compostage : domestique et industriel. La norme de compostage domestique exige que le matériau se décompose à plus de 90% en 360 jours dans des conditions de compostage à température ambiante (25 ± 5°C). La norme de compostage industriel exige une décomposition de 90% du matériau en 180 jours dans des conditions de compostage industrielles (58 ± 2°C). Dans les deux cas, des tests de sécurité doivent être effectués sur les substances après décomposition, pour s’assurer que le sol décomposé n’entraîne pas de réduction du taux de germination des plantes.

Le terme biodégradable est moins strict et n’a pas de critères clairs sur les conditions et le temps de dégradation. Le papier, la bagasse de canne à sucre, le bambou, etc. sont des matériaux biodégradables courants.

Quels sont les matériaux biodégradables ? 5 types de produits courants

Les matériaux biodégradables largement utilisés comprennent les polyhydroxyalcanoates (PHA) produits par des micro-organismes, l’acide polylactique à base d’amidon de maïs, les polymères de lignine végétale ainsi que certains produits pétrochimiques spéciaux tels que le polyglycolide (PGA) utilisé pour les fils de suture chirurgicaux, le succinate de polybutylène (PBS) utilisé pour les films agricoles et le polycaprolactone (PCL) utilisé comme vecteur de médicaments. Ces matériaux peuvent être transformés en une variété de produits alternatifs au plastique. Cependant, en raison de leur facilité à se décomposer, ils sont principalement utilisés pour les produits jetables. Voici 5 types de produits biodégradables courants :

Pailles biodégradables

Les pailles en plastique sont difficiles à recycler en raison de leur petite taille et de leur faible poids, et ont tendance à finir dans l’environnement. Pire encore, comme tout le monde a besoin de boissons quotidiennement, que ce soit de l’eau ou des jus de fruits, la consommation de pailles est énorme. Selon l’Ocean Conservancy, en 2016, les pailles et les agitateurs étaient les déchets retrouvés en 6ème position en nombre. Les pailles biodégradables réduisent les dommages causés par les pailles qui finissent malencontreusement dans l’environnement, évitant qu’elles ne deviennent le cauchemar des tortues de mer et autres animaux marins.

Barquettes alimentaires biodégradables

La plupart des barquettes alimentaires en plastique sont en polypropylène (PP), théoriquement résistant à l’huile et à la chaleur élevée et sans plastifiants, mais en raison de leur nature hydrophobe, elles peuvent quand même libérer du plastique dans les aliments par diffusion lorsqu’elles sont en contact avec des huiles et graisses, ce qui présente un risque pour la santé. Les emballages en papier alternatifs sont enduits de produits chimiques pour les imperméabiliser, et ces revêtements peuvent également libérer des substances nocives en cas d’exposition à des températures élevées ou à des environnements acides/basiques. L’utilisation de matériaux biodégradables d’origine biologique garantit l’innocuité et évite l’ingestion de substances toxiques.

Sacs biodégradables

De nombreux détaillants distribuent des sacs en plastique lors des achats, et certains sacs en plastique plus fins sont généralement jetés après une seule utilisation. La légèreté des sacs en plastique facilite leur dispersion, et ils peuvent facilement être transportés par le vent ou l’eau jusque dans les moindres recoins de la planète. C’est précisément cette finesse qui en fait le choix idéal pour les produits biodégradables, car plus le matériau est fin, plus la décomposition est rapide. De nombreux détaillants proposent donc des sacs biodégradables, offrant ainsi une alternative plus écologique lorsque des sacs sont nécessaires.

Filets de pêche biodégradables

Les filets de pêche sont en contact direct avec l’eau de mer, et libèrent des microplastiques par friction et érosion marine. D’après la FAO, 10% des déchets marins sont des engins de pêche abandonnés. Le plastique ne se dégradant pas, il continue à piéger des organismes marins (pêche fantôme), causant une catastrophe écologique. Les filets biodégradables sont conçus pour se décomposer naturellement en milieu marin, réduisant leur impact en cas de perte accidentelle.

Films agricoles biodégradables

L’agriculture moderne utilise des films plastiques pour recouvrir les champs. Ils augmentent la température du sol, conservent l’humidité, inhibent les mauvaises herbes et favorisent la germination. Difficiles à recycler, ils génèrent à chaque usage des débris plastiques dans l’environnement. Les films biodégradables conservent leurs avantages agricoles sans disséminer de plastique.

Les biodégradables sont-ils plus éco-responsables ?

Les matériaux biodégradables servent principalement à remplacer les plastiques conventionnels. Leur dégradation sans pollution permanente est plus respectueuse de l’environnement. Mais plastiques ou biodégradables, jeter des déchets dans la nature cause des impacts. Pour exploiter l’éco-responsabilité des biodégradables, il faut traiter tous les produits de la manière la plus adaptée.

Questions fréquentes sur les biodégradables

Comment recycler les produits biodégradables

Suivez les instructions du fabricant pour le recyclage des produits biodégradables, via des usines d’incinération, centres de compostage ou composteurs domestiques. Certains fabricants mettent en place des filières pour pallier les lacunes des collectivités.

Combien de temps pour la biodégradation

Les temps de dégradation varient beaucoup entre matériaux. Au sens large, même plusieurs dizaines d’années suffisent pour parler de biodégradabilité. Mais le consensus actuel est qu’un produit dit biodégradable doit se décomposer en quelques mois dans des conditions classiques de sol.

Les plastiques biodégradables peuvent-ils vraiment se décomposer ?

Oui, les plastiques biodégradables sont conçus pour remplacer les plastiques conventionnels. Ils peuvent être décomposés par des micro-organismes dans des conditions spécifiques.

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Privilégier les produits biodégradables aux plastiques non-dégradables

De nombreuses applications de biodégradables existent. Favorisez-les, surtout pour les produits à usage unique comme pailles, couverts, sacs. Réduisez l’impact en cas de dissémination accidentelle dans l’environnement. Les biodégradables biosourcés sont aussi bas-carbone et d’origine renouvelable.

Réduire l’usage des produits jetables

Certains produits jetables peuvent être sans peine remplacés par des alternatives réutilisables. Par exemple, un nettoyage minutieux rend les pailles en inox aussi hygiéniques que le plastique à usage unique. Choisir des sacs en tissu plutôt que jetables réduit aussi les déchets à la source.

Vérifier les certifications et l’empreinte carbone des produits

En achetant des produits biodégradables, assurez-vous de leurs certifications complètes : compostabilité, sécurité sanitaire, etc. Évitez ainsi les produits simplement estampillés « verts » sans réel bénéfice environnemental (greenwashing). Préférez ceux avec une empreinte carbone pour comprendre leur impact.

Ne pas jeter de déchets n’importe où pour maximiser les bénéfices

Pour maximiser les avantages environnementaux des biodégradables, recyclez-les correctement. Compostez les produits compostables pour une dégradation rapide en nutriments pour les sols. Jetés n’importe où, ils restent néfastes avant dégradation complète.

L’avenir écologique : les biodégradables sont-ils une solution viable sur le long terme ?

L’utopie serait de maintenir notre qualité de vie sans impacter la planète, comme le vise la neutralité carbone par le remplacement des énergies fossiles. De même, les matériaux biodégradables biosourcés se substituent aux plastiques d’origine fossile, dans l’espoir d’un cycle vertueux de la biomasse.

Les Hommes utilisent des biodégradables depuis très longtemps mais leur encadrement juridique et scientifique est récent, accéléré ces 5 dernières années. Encore imparfaits, leur coût, les filières de fin de vie ou le greenwashing perturbent le marché. Mais avec l’implication des pouvoirs publics, industriels et consommateurs, et en gérant correctement les biodégradables, ils représentent une solution d’avenir pour la planète.