Comprendre les bioplastiques PLA : composition, utilisations et durabilité

Choisir un matériau est l'une des décisions les plus importantes qu'un ingénieur ou un concepteur de produit puisse prendre. Le matériau d'une pièce aura un impact direct sur ses propriétés mécaniques et chimiques. Par exemple, l'utilisation d'un mélange d'acrylonitrile butadiène styrène (ABS) et de polycarbonate (PC) conférera à une pièce moulée par injection un mélange unique de la résistance et de la résistance à la chaleur du PC et de la flexibilité de l'ABS.

Dans le cadre du passage continu vers des matériaux plus durables et respectueux de l'environnement dans tous les secteurs, les fournisseurs de services de fabrication traditionnels et additifs ont investi plus massivement dans des matériaux éco-conscients ces dernières années. Les bioplastiques sont devenus une alternative populaire aux plastiques à base de pétrole. Selon European Bioplastics, le marché mondial des bioplastiques devrait augmenter de 25 % d'ici 2023 et la production mondiale de bioplastiques devrait atteindre 26,2 millions de tonnes par an.

En l'honneur de la Journée de la Terre, nous examinons les bioplastiques PLA. Voici tout ce que vous devez savoir sur ce matériau écologique.

Que sont les bioplastiques PLA ?

Les bioplastiques PLA sont fabriqués à partir d'acide polylactique, un polyester aliphatique thermoplastique transparent fabriqué à partir de ressources renouvelables. Les plastiques biosourcés comme le PLA sont dérivés de biomasses comme le maïs, la canne à sucre, les algues, ou même les coquilles de crevettes. Le PLA est également biodégradable, ce qui signifie qu'il se décompose dans les environnements naturels et ne laisse derrière lui que de la biomasse, du dioxyde de carbone et de l'eau.

Il est important de noter que tous les plastiques biosourcés ne sont pas nécessairement biodégradables, et vice-versa. Les bioplastiques PLA sont les seuls bioplastiques disponibles dans le commerce qui sont à la fois biosourcés et biodégradables, et ils sont l'un des rares bioplastiques adaptés aux imprimantes 3D.

Comment les bioplastiques PLA sont-ils fabriqués ?

Dans la première étape du processus de production des bioplastiques PLA, l'amidon de maïs est séparé du maïs humide moulu, combiné avec de l'acide ou des enzymes, puis chauffé. La chaleur décompose l'amidon de maïs et produit du dextrose ou du sucre de maïs.

Le sucre de maïs est ensuite fermenté pour produire de l'acide L-lactique, qui est le composant principal du PLA. L'acide lactique peut soit être utilisé dans son état immédiat, ce qui augmente le poids moléculaire et les propriétés thermiques du PLA, soit être directement polymérisé.

Les types courants de PLA incluent le poly L-lactide (PLLA), le poly D-lactide (PLDA) et le poly-DL-lactide (PDLLA).

Avantages et inconvénients des bioplastiques PLA

Les bioplastiques PLA reçoivent beaucoup d'attention pour être respectueux de l'environnement. Puisqu'ils sont dérivés de ressources renouvelables, ils n'épuisent pas l'approvisionnement mondial limité en pétrole et sont presque entièrement neutres en carbone. Ils sont mécaniquement recyclables et ne libèrent pas de fumées toxiques lorsqu'ils sont oxygénés. Les bioplastiques PLA ont également d'excellentes propriétés mécaniques par rapport aux autres polyesters.

Malheureusement, les bioplastiques PLA ne sont pas entièrement inoffensifs pour l'environnement. La fabrication avec n'importe quel plastique entraîne une certaine quantité de déchets et de pollution — les bioplastiques PLA ne font pas exception. Il y a encore les émissions de récolte, de raffinage et d'expédition à considérer.

De plus, certains remettent en question la place des bioplastiques PLA dans le tableau plus large de l'écologisme et de l'humanitarisme. Par exemple : est-il éthique d'utiliser du maïs pour fabriquer des bioplastiques PLA alors que l'insécurité alimentaire touche une grande partie du monde ? Si plus de fabricants de plastique passent aux bioplastiques, les zones touchées par la déforestation, comme les forêts tropicales, pourraient être encore plus vulnérables.

De plus, la recyclabilité inhérente des bioplastiques peut être facilement compromise. Les bioplastiques PLA sont souvent mélangés avec des polymères moins écologiques, non recyclables, pour augmenter leur résistance et les protéger de la fragilité. Ces bioplastiques PLA hybrides se décomposeront en matériaux non toxiques en trois mois sous des conditions de compostage spécifiques, mais cette même décomposition peut prendre entre 100 et 1 000 ans dans une décharge standard.

Applications et cas d'utilisation courants

Pourtant, les bioplastiques PLA sont des matériaux extrêmement polyvalents avec une grande variété de cas d'utilisation dans de nombreuses industries. Des gobelets, contenants en plastique, bouteilles et sachets de thé respectueux de l'environnement sont tous fabriqués avec des bioplastiques PLA. Ils sont reconnus comme sûrs pour les applications d'emballage alimentaire par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis.

De nombreux ingénieurs de l'industrie médicale préfèrent les bioplastiques PLA aux plastiques à base de pétrole car ils sont non toxiques jusqu'à la décomposition. Les produits fabriqués avec des bioplastiques PLA peuvent se dissoudre dans le corps et sont sûrs pour une utilisation avec une inflammation et un risque d'infection minimes. Les applications courantes incluent les vis chirurgicales et les mailles, les systèmes d'administration de médicaments, les dispositifs de fixation osseuse et l'ingénierie tissulaire. Bien que le PLA se soit avéré utile pour ces consommables, les matériaux écologiques n'ont pas été développés pour répondre aux exigences de performance plus strictes des applications à haute valeur ajoutée.

Travaillons ensemble pour un avenir meilleur

Bien que la place des bioplastiques PLA dans la vision globale de la durabilité dans l'industrie manufacturière soit encore en cours de détermination, ce matériau biodégradable et biosourcé est comparativement écologique. Il est fabriqué à partir de matériaux renouvelables et ne laissera pas de déchets derrière lui. Comme il en est, cependant, aucun plastique n'est parfait, et il pourrait être impossible d'éliminer complètement tous les déchets et émissions de carbone.

Alors que l'industrie manufacturière continue d'évoluer vers un avenir plus vert, nous espérons voir plus de pièces fabriquées en utilisant des bioplastiques PLA et des alternatives respectueuses de l'environnement aux matériaux à base de pétrole avec des empreintes carbone néfastes. Tous les pas que nous pouvons faire vers une plus grande durabilité sont des pas qui valent la peine d'être faits.

Chez Fast Radius, nous voulons donner vie à des produits qui créent un avenir meilleur. De l'augmentation de la production d'écrans faciaux pour combattre le COVID-19 à rendre la chaîne d'approvisionnement plus durable, nous cherchons toujours à rendre de nouvelles choses possibles grâce à la fabrication à la demande. Contactez-nous dès aujourd'hui si vous avez une idée qui pourrait rendre le monde un peu plus vert — ou si vous êtes prêt à commencer votre prochain projet de fabrication.

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