ED Sciences Chimiques
Évaluation des impacts environnementaux d'emballages bio- et pétro-sourcés : modélisation du devenir des fuites de plastiques en analyse du cycle de vie
par Bilal ERRADHOUANI (Institut des Sciences Moléculaires)
Cette soutenance a lieu à 14h30 - Amphithéâtre PA-C0-02 ENSMAC (CNRS UMR 5629), Université de Bordeaux, 16 Av. Pey Berland
devant le jury composé de
- Philippe LOUBET - Maître de conférences - Bordeaux INP - Directeur de these
- Arnaud HELIAS - Directeur de recherche - INRAE - Rapporteur
- Stéphane BRUZAUD - Professeur des universités - Université Bretagne Sud - Rapporteur
- Myriam SAADE - Chargée de recherche - CNRS - Examinateur
- Jérôme CACHOT - Professeur des universités - Université de Bordeaux - Examinateur
- Véronique COMA - Maîtresse de conférences - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
Au cœur de la modernité occidentale depuis le milieu du XXᵉ siècle, le plastique s'est diffusé dans l'ensemble des sphères de la société, accompagnant l'essor des systèmes de production et la mondialisation des échanges. Cette généralisation s'accompagne d'une pression environnementale croissante : près de 9 500 Mt ont été produites depuis les années 1950, le secteur représentant environ 4,5 % des émissions annuelles de gaz à effet de serre (GES). Par ailleurs, près de 8 millions de tonnes de plastiques sont rejetées chaque année dans les océans, où ils persistent, se dispersent et exposent les organismes marins à divers risques écotoxicologiques. Le secteur de l'emballage, qui concentre environ 40 % de la production mondiale, constitue ainsi un levier d'action prioritaire. Dans ce contexte, les emballages bio-sourcés sont présentés comme une alternative aux plastiques pétro-sourcés pour réduire les émissions de GES et la dépendance aux ressources fossiles. Souvent confondus avec les plastiques biodégradables sous le terme de « bioplastiques », ces matériaux suscitent un fort engouement, bien que leurs implications environnementales restent incertaines. L'analyse du cycle de vie (ACV) constitue un cadre pertinent pour éclairer cette substitution, mais les méthodes actuelles peinent à intégrer les fuites de plastiques dans les indicateurs de dommages aux écosystèmes, pouvant conduire à une sous-estimation de leurs impacts. Cette thèse vise ainsi à fournir un cadre méthodologique et applicatif pour déterminer si les emballages bio-sourcés permettent, dans une perspective de cycle de vie, de réduire la pression environnementale par rapport aux emballages conventionnels. Sur la base d'une revue de la littérature, une ACV harmonisée des emballages bio- et pétro-sourcés met en évidence des transferts d'impacts entre changement climatique et qualité des écosystèmes. Les matériaux bio-sourcés permettent de réduire les émissions de GES grâce au stockage de carbone biogénique, mais génèrent des pressions accrues sur les écosystèmes, notamment liées à l'usage des terres. Des stratégies de circularité combinant choix de matières premières et gestion de la fin de vie des produits permettent d'atténuer ces impacts. Un état des lieux critique des méthodes d'ACV relatives aux fuites de plastiques met en évidence leurs limites, en particulier l'absence de prise en compte explicite de la fragmentation des macroplastiques en microplastiques secondaires dans l'environnement marin. Un cadre méthodologique est proposé pour intégrer cette dynamique dans les modèles de devenir, conduisant à de nouveaux facteurs de caractérisation. Les travaux expérimentaux montrent également les limites d'une approche centrée sur le polymère et l'intérêt d'une approche fondée sur les matériaux formulés, plus représentative des emballages réels. L'intégration de ces développements au cadre commun de l'ACV permet une évaluation plus complète des impacts. Dans les régions où les infrastructures de gestion des déchets sont insuffisantes, les fuites de plastiques contribuent significativement aux dommages aux écosystèmes, principalement via la formation de microplastiques secondaires provenant de la fragmentation des emballages en fin de vie. Une dégradation ou une sédimentation rapide dans le milieu marin permet de limiter ces impacts, indépendamment du caractère bio-sourcé des polymères. À l'échelle européenne, l'évaluation intégrée des impacts de la production d'emballages montre que la substitution des matériaux conventionnels par des alternatives bio-sourcés permet de limiter les émissions de GES, mais s'accompagne d'une pression significative sur les écosystèmes. Ces résultats montrent que la substitution des matériaux ne constitue pas, à elle seule, une solution suffisante. La transition vers des systèmes d'emballage plus durables repose également sur la réduction de la demande, le développement du réemploi et l'amélioration de la gestion de la fin de vie.