Des chercheurs américains affirment qu'un nouveau plastique fabriqué à partir de CBD correspond aux caractéristiques de performance clés du polyéthylène téréphtalate (PET), le plastique d'emballage le plus utilisé au monde, signalant un nouveau marché industriel potentiel pour le chanvre.
Les chercheurs de l’Université Purdue et de l’Université du Connecticut ont déclaré que le matériau, connu sous le nom de carbonate de polycannabidiol (pCBDC), combine une résistance à la chaleur, une résistance et des caractéristiques de traitement comparables au PET tout en s’appuyant principalement sur des matières premières végétales renouvelables.
L'étude a été publiée dans la revue à comité de lecture Chem Circularity, une revue Cell Press publiée par Elsevier.
Les résultats sont importants car le remplacement du PET – un secteur évalué à environ 40 milliards de dollars à l’échelle mondiale – s’est avéré difficile malgré des années de recherche sur les bioplastiques. Le PET est largement utilisé dans les bouteilles, les films d'emballage, les textiles et les applications industrielles car il combine un coût relativement faible avec une résistance élevée, une résistance à la chaleur et une flexibilité de fabrication. La plupart des alternatives renouvelables sacrifient une ou plusieurs de ces propriétés.
Les chercheurs ont rapporté que le polymère dérivé du chanvre contient environ 92 % de contenu d’origine biologique et peut être produit directement à partir de CBD sans les multiples étapes de conversion chimique requises par de nombreux autres plastiques d’origine biologique.
Remplacement du PET
Des tests en laboratoire ont montré que le matériau avait une résistance à la chaleur similaire à celle du PET. Les films fabriqués à partir de ce polymère ont également atteint une résistance et une rigidité comparables à celles du PET, ce qui suggère qu'il pourrait fonctionner dans bon nombre des mêmes applications.
Le matériau a également démontré une élasticité inhabituellement élevée pendant le traitement, une caractéristique qui a limité de nombreuses alternatives précédentes au PET biosourcé. Les chercheurs ont déclaré que le pCBDC pourrait concurrencer le PET, le polystyrène et les plastiques acryliques dans des applications allant de l'emballage et des fibres aux substrats électroniques et aux matériaux isolants.
Adéquation à la chaîne de valeur
Pour l’industrie du chanvre, la recherche indique un débouché industriel potentiel de grande valeur pour le CBD, largement déconnecté des marchés alimentaires, nutraceutiques et pharmaceutiques – où le composé se heurte à des restrictions de plus en plus strictes dans de nombreuses régions du monde.
Les auteurs ont noté que le CBD peut être extrait du chanvre et utilisé directement comme élément constitutif du polymère sans modification chimique préalable. Cela pourrait réduire les étapes de traitement et les émissions associées par rapport à certains autres plastiques d’origine biologique.
Ce travail s’inscrit également dans le cadre d’efforts plus larges visant à développer des matières premières non alimentaires pour les matériaux avancés. Bien que le furanoate de polyéthylène (PEF), un autre plastique biosourcé émergent, soit souvent cité comme substitut majeur du PET, sa production dépend de sucres issus de cultures agricoles. Les chercheurs soutiennent que le CBD dérivé du chanvre offre une voie complémentaire qui évite la concurrence directe avec les chaînes d’approvisionnement alimentaire.
Défi des coûts
L’étude démontre la faisabilité technique plutôt que la préparation commerciale, reconnaissant que le CBD reste nettement plus cher que les matières premières pétrochimiques utilisées pour fabriquer des matériaux PET conventionnels.
Les auteurs suggèrent que le matériau ciblerait probablement d'abord les applications à plus forte valeur ajoutée où les coûts de la résine représentent une part relativement faible du coût global du produit – électronique spécialisée, films avancés et matériaux techniques où les exigences de durabilité justifient des prix plus élevés. Les arguments économiques se renforceraient si les prix du CBD continuaient de baisser, ont-ils suggéré.
Contexte manquant
L’équipe de recherche n’a pas procédé à une évaluation complète du cycle de vie ni à une analyse technico-économique, notant que de telles évaluations nécessiteraient des hypothèses sur la production future de chanvre, le prix du CBD, la récupération des solvants et l’échelle de fabrication. De ce fait, les avantages environnementaux et économiques de la pCBDC restent largement théoriques à ce stade.
Le polymère a également été produit à l’aide de triphosgène, un produit chimique couramment utilisé dans la production de polymères en laboratoire. Bien que les auteurs aient souligné que le composé est entièrement consommé lors de la fabrication et déclaré que des voies de production plus écologiques sont en cours de développement, une commercialisation à grande échelle nécessiterait une optimisation plus poussée des processus.
L'équipe de recherche a déclaré que les travaux futurs se concentreront sur des méthodes de fabrication plus durables, y compris des processus basés sur des intermédiaires dérivés du dioxyde de carbone et des systèmes de production en phase fondue réduisant les solvants. Ils prévoient également d’étudier plus en détail les voies de recyclage et les techniques de traitement à grande échelle.
