Il est possible de fabriquer du plastique avec des légumes difformes

La cellulose des carottes et l’amidon des pommes de terre le permettent, montre le projet de recherche d’un professeur de l’Université de Sherbrooke

Remplacer les plastiques à base de pétrole qui persistent dans l’environnement pendant des siècles par des bioplastiques complètement biodégradables est le grand projet de recherche de Saïd Elkoun, professeur à l’Université de Sherbrooke. Ce chercheur en génie mécanique s’est aussi donné pour mission de l’intégrer à une économie circulaire : il récupère des résidus agroalimentaires dans une région pour en faire des bioplastiques adaptés à ses besoins.

Les grandes avancées de son projet sont présentées jeudi, dans le cadre du congrès de l’Acfas, qui se déroule à l’Université du Québec à Trois-Rivières.

M. Elkoun a d’abord cherché les matières résiduelles produites au Québec qui pourraient être exploitées pour fabriquer des bioplastiques. Il s’est intéressé en premier lieu aux carottes déclassées, c’est-à-dire difformes, qui ne seraient pas vendables — la carotte est au deuxième rang parmi les légumes les plus cultivés au Québec.

Son équipe a extrait la cellulose de ces carottes déclassées, puis en a tiré la partie nanométrique — la nanocellulose cristalline —, qu’elle a mélangée à un solvant. Puis, en faisant sécher ce mélange, elle a obtenu un film plastique transparent adéquat pour l’emballage qui a de bonnes propriétés, notamment mécaniques. Car « la fibre cellulosique, qui contient les cristaux nanométriques, est ce qui donne la résistance mécanique aux tiges des plantes », fait-il remarquer.

On ne cherche pas à faire des bioplastiques pour devenir un grand producteur ou pour l’exportation, on les fait pour les besoins locaux, comme de l’outillage pour les producteurs de pommes de terre

SAÏD ELKOUN

Le chercheur s’est ensuite tourné vers la pomme de terre, dont 10 % de la production annuelle est déclassée. « Il s’agit d’une grande perte pour les producteurs », souligne-t-il. Ceux-ci peuvent les vendre comme nourriture pour animaux à condition que les éleveurs soient à proximité. Ils peuvent aussi les envoyer au site d’enfouissement avec des coûts ou les abandonner dans un coin de leur propriété, où ils peuvent transmettre le mildiou aux autres plantes. « On peut faire plein de types de bioplastiques » avec l’amidon que contient la pomme de terre, note le chercheur.

Son équipe a misé sur un bioplastique simple à produire : l’amidon thermoplastique.

Le casse-tête de l’extraction

Le premier défi à relever pour les chercheurs était toutefois d’extraire l’amidon de ces pommes de terre. Pour ce faire, on envoie habituellement ces légumes dans une usine spécialisée qui produit de l’amidon pour les industries alimentaires et des pâtes et papiers. Mais comme le Québec ne compte pas d’amidonnerie, les coûts de transport seraient prohibitifs. L’équipe de Saïd Elkoun a donc mis au point avec l’entreprise Exclusi-Vert une amidonnerie mobile transportable par camion chez les producteurs de pommes de terre, qui doit être mise en marche en juin prochain.

« On extrait ainsi l’amidon sur place et on récupère l’eau contenue dans les pommes de terre. On réinjecte une partie de cette eau dans le processus d’extraction et on traite le reste pour qu’elle puisse être réutilisée localement. On exploite donc quasiment 100 % de la pomme de terre tout en respectant les normes environnementales, et ce, à un rythme de cinq tonnes à l’heure », explique M. Elkoun. Cet amidon est alors envoyé dans un séchoir, car il contient encore 40 % d’eau.

L’équipe de M. Elkoun utilise ensuite cette matière première pour fabriquer des bioplastiques 100 % biodégradables. Pour ce faire, elle y ajoute du glycérol dérivé d’ingrédients biosourcés. Cet additif liquide et visqueux comme du miel transforme alors l’amidon en amidon thermoplastique. On passe ensuite ce mélange dans des extrudeuses, desquelles sort une tige qu’on vient couper en morceaux. « C’est le bioplastique de base auquel on rajoute d’autres ingrédients biosourcés », explique le chercheur.

Adapter les bioplastiques

L’équipe de M. Elkoun a élaboré différentes recettes avec ce bioplastique, chacune destinée à un usage particulier. La composition de ces mélanges varie selon ce que l’on veut en faire. « On ajuste les compositions pour que le mélange soit transformable en films, en pièces injectées (des objets comme des contenants, des gobelets, des bacs) ou en barquettes ayant les propriétés désirées, comme une bonne résistance mécanique ou une certaine perméabilité », explique M. Elkoun.

Et « si on nous demande de faire un contenant antibactérien, on ajoutera du chitosane, un biopolymère naturel qui est extrait des carapaces de crevettes et de homards [et] qui possède des propriétés antibactériennes », illustre le scientifique.

Le nouveau défi que doivent relever les chercheurs consiste à adapter leurs bioplastiques aux techniques de plasturgie employées par l’industrie. « On ne va pas réinventer un nouveau système de fabrication de films ou de pièces injectées. […] Les industries demandent des bioplastiques, mais à condition qu’elles puissent les transformer avec leurs techniques actuelles », signale le chercheur.

M. Elkoun insiste sur le fait que ses travaux sont réalisés dans un esprit d’économie circulaire. « On ne cherche pas à faire des bioplastiques pour devenir un grand producteur ou pour l’exportation, on les fait pour les besoins locaux, comme de l’outillage pour les producteurs de pommes de terre » tel que des caisses qui seront plus légères et moins cher que celles faites de bois, fait-il valoir.