Que sait-on de l’impact environnemental des biocomposites ?

Les matériaux biosourcés sont une alternative à ceux issus de ressources fossiles de plus en plus mise en avant ces dernières années. Cependant, de par le développement récent de ce secteur, leur impact environnemental réel est encore peu connu. Joana Beigbeder, chercheuse à IMT Mines Alès en analyse environnementale, fait le point sur l’analyse du cycle de vie (ACV) de ces matériaux émergents.

Bien que les matériaux biosourcés se présentent comme une alternative efficace à leurs aînés pétrosourcés, le détail de leur impact environnemental est encore mal connu. Les matériaux issus de fibres végétales sont très certainement une amélioration concernant certains impacts, comme l’empreinte carbone, mais cela peut être plus délicat concernant l’utilisation ou la pollution des sols par exemple. Pour en avoir le cœur net, l’analyse de cycle de vie est un outil indispensable.

Joana Beigbeder, chercheuse à IMT Mines Alès sur les impacts environnementaux, travaille sur l’analyse de cycle de vie de ces nouveaux matériaux biosourcés, et notamment des biocomposites. L’objectif est de comparer l’impact de différents scénarios, que cela soit entre des matériaux biosourcés ou pétrosourcés, ou bien en fonction des différentes étapes du cycle de vie d’un même matériau. La chercheuse rappelle que « l’intérêt de l’analyse de cycle de vie est d’étudier en parallèle plusieurs impacts environnementaux et d’identifier d’éventuels transferts de pollution sur tout le cycle de vie d’un produit ».

Des sources d’impact différentes

Au regard de l’impact environnemental, certains points semblent couler de source. Si nous ne regardons que l’empreinte carbone, il paraît évident que les matériaux biosourcés sont plus bénéfiques que leurs cousins pétrosourcés. Mais la réalité est plus complexe car de nombreuses variables sont à considérer. « L’impact carbone est un indicateur bien connu, mais il faut aussi prendre en compte différents impacts de pollution, de toxicité humaine, de pollution des sols ou milieux aquatiques ou encore le réchauffement climatique », souligne Joana Beigbeder. Prenons l’exemple du secteur automobile. Si pour une fonction équivalente, une pièce en matériau biosourcée a un poids supérieur, elle demandera plus d’énergie à l’usage et ne sera pas forcément bénéfique. « Ce sera peut-être une meilleure solution d’un point de vue environnemental, mais c’est justement grâce à l’ACV que nous pourrons le confirmer », précise-t-elle.

Certains points semblent plus évidents, c’est le cas de la consommation des ressources fossiles et d’une manière générale de l’impact sur le réchauffement climatique. Les matières végétales ont une action de captage du CO2 lors de leur croissance, ce qui leur donne un atout indéniable. Cela dit, leur croissance implique dès lors un impact agricole, notamment sur l’utilisation des sols. « Selon le type de culture, cela peut engendrer une pollution des sols. Dans l’ensemble, plus les engrais et additifs seront nécessaires à la croissance, moins certains impacts seront bénéfiques », mentionne Joana Beigbeder. Cela fait ressortir une question nouvelle, inexistante avec les matières issues du pétrole.

« C’est toujours une histoire de compromis et nous cherchons des pistes pour améliorer le procédé ou le produit, indique la chercheuse. Les végétaux, comme le lin ou le chanvre, demandent très peu d’intrant, voire aucun, et sont donc une piste privilégiée. Mais le matériau n’est qu’une piste d’amélioration dans une démarche d’écoconception », note-t-elle. Pour réduire les impacts d’un produit, alléger son poids et allonger sa durée de vie sont des points clés. Cela peut prendre en compte les aspects de réparabilité du produit, ou même de nouveaux concepts comme privilégier l’usage plutôt que l’achat du produit.

« Il y a une question de bon sens écologique également, si nous étudions un produit jetable, il y aura tout intérêt à privilégier des matières réutilisables ou compostables », illustre Joana Beigbeder. Un sujet de recherche porte notamment sur le développement de couches ou de pansements compostables, un élément prometteur pour réduire la pollution plastique.

Prédire les impacts possibles

« L’étude d’analyse de cycle de vie se fait vraiment au cas par cas en fonction du service rendu par un produit », précise Joana Beigbeder. Pour estimer la consommation des solvants ou la synthèse chimique de matériaux, la chercheuse utilise des publications scientifiques antérieures et des modèles mathématiques. Mais sur certains points, les données manquent. « Nous sommes parfois obligés de passer par des approximations assez fortes sur certains impacts, mais cela permet tout de même de donner des tendances et des pistes d’améliorations », soutient-elle. Cela peut être le cas pour la production des fibres végétales autant que pour leur traitement en fin d’usage.

Ces matériaux n’étant pas encore développés sur le marché, il n’existe pas aujourd’hui de filières pour traiter les déchets qui en découlent. De fait, il n’y a pas de données sur l’impact environnemental de l’incinération, l’enfouissement ou encore la pollution dégagée par ces jeunes matériaux. « Pour estimer ces impacts, nous les assimilons à d’autres matériaux proches mieux connus, sur lesquels nous avons des données, pour mettre au point nos hypothèses », explique la chercheuse. Ces travaux génèrent également de nouvelles données pour l’ACV tels que des simulations de recyclage pour le traitement en fin de vie.

« Certains matériaux biosourcés sont aujourd’hui à l’échelle du laboratoire, et il est encore difficile de s’imaginer ce qui se passerait à l’échelle industrielle », rapporte Joana Beigbeder. La chercheuse travaille alors sur du prédictif : elle imagine des scénarios pour des matériaux qui ne sont pas encore mis sur le marché et analyse si cela est intéressant au niveau environnemental. Aussi, le secteur des biomatériaux étant récent, leur production sera moins optimisée que celle de matériaux pétrosourcés classiques qui ont évolué et se sont améliorés. « Cela joue en défaveur des matériaux plus récents, car leur développement va nécessiter plusieurs étapes », souligne-t-elle.

Ces recherches sont alors essentielles pour développer des alternatives durables aux matériaux classiques, et s’inscrivent dans une vision d’ensemble pour répondre aux enjeux de la pollution plastique. « Beaucoup de recherches se focalisent sur le développement de nouveaux matériaux moins impactants au niveau environnemental. Le projet VOICE par exemple, lancé en 2018 en partenariat avec Innovation Plasturgie Composites, Silvadec, IMT Mines Alès et financé par l’ADEME, s’intéresse au recyclage de lames de terrasses en biocomposites. Ou encore le projet Agrobranche regroupant 8 partenaires français[1], qui s’intéresse, entre autres, à l’étude de renforts biosourcés issus de l’agroforesterie », conclut-elle. Ces deux projets reflètent la floraison de nouveaux matériaux émergents et le développement actuel de la recherche pour dégager des alternatives durables au problème du plastique.

[1] Scop Agroof (coordinateur), IMT Mines Alès, CIRAD BiowooEB, LERMAB, FRD, CRA Bretagne, CIRAD AMAP, INRA SPO

Tiphaine Claveau