Biomimétisme, biodégradabilité et (bio)recyclabilité des polymères : enjeux et opportunités

Résumé de l'intervention de Christophe Chassenieux

Les protéines comme nouvelles sources de matériaux

Par-delà leur utilisation quotidienne dans notre alimentation, les protéines sont également autant de briques fonctionnelles pouvant être mises en œuvre pour obtenir des matériaux avec des propriétés d’intérêt. À ce titre, la caséine du lait a été la source de matières plastiques comme la galalithe dès le XIX^e siècle. Les protéines peuvent être vues comme des sphères collantes dont l’autoassemblage, quand elles sont considérées seules ou en combinaison avec des polysaccharides, conduit à des matériaux (hydrogels, émulsions, suspensions, capsules,…) sources d’aliments, d’emballages ou de vecteurs thérapeutiques. J’illustrerai le potentiel de plusieurs types de protéines. L’empreinte environnementale en termes de bilan carbone, de consommation d’eau et d’eutrophisation des sols, sans parler du bien-être animal pour les produire, sont autant de paramètres à prendre en compte et qui donnent l’avantage aux protéines issues de végétaux.

Christophe Chassenieux

Christophe Chassenieux a obtenu son doctorat en chimie et physico-chimie de l'Université du Maine (Le Mans) en 1997. Puis, il a travaillé comme postdoctorant dans l’équipe du Pr M. A. Winnik à l’université de Toronto sur des complexes tensioactif/polyélectrolyte. Il a été recruté Maître de Conférences à l'Université Pierre et Marie Curie et au sein du LPCM de l’ESPCI à Paris en 1998 où il a obtenu son habilitation à diriger des recherches en 2004. Il a été promu Professeur des Universités au Mans au sein de l’Institut des Molécules et Matériaux du Mans en 2005. Il s’intéresse à l’autoassemblage de polymères amphiphiles et de protéines pour conduire à des fluides complexes dont il cherche à contrôler les propriétés structurales et rhéologiques de l’échelle moléculaire à macroscopique. Plus récemment, il cherche à comprendre la pollution plastique des océans en précisant les mécanismes à l’œuvre dans la fragmentation de macroplastiques en objets plus petits. Il est le coauteur de 130 publications, de deux ouvrages et de quatre brevets. 

Résumé de l'intervention de Daniel Taton

Les polymères dits de commodité, tels que le polyéthylène ou le polystyrène, sont reconnus pour leur robustesse et leur inertie chimique. Toutefois, ces mêmes propriétés les rendent récalcitrants à toute tentative de déconstruction chimique, posant un défi majeur en matière de recyclabilité. Pour contourner cet obstacle, des stratégies innovantes visent à introduire des motifs dégradables au sein de ces polymères tout en préservant leurs performances, ou bien de les décomposer directement par des procédés chimiques ciblés. Trois stratégies émergent : (1) l’introduction des points de fragilité par post-modification chimique dans les polymères de commodité, (2) la copolymérisation avec des comonomères intégrés dès la synthèse pour programmer leur future déconstruction, et (3) des approches directes de déconstruction chimique. Ces méthodologies, en pleine évolution, ouvrent des perspectives pour repenser la fin de vie de polymères considérés jusqu’ici comme inaltérables. Cette présentation explorera ces stratégies en mettant en lumière les défis scientifiques et technologiques à relever pour rendre ces matériaux robustes, mais récalcitrants, enfin accessibles à une dégradation par voie chimique. L’enjeu est de taille : rendre contrôlable la dégradation de polymères historiquement considérés comme inaltérables, et ouvrir ainsi la voie à une gestion plus durable de ces matériaux omniprésents.

Daniel Taton

Daniel Taton a obtenu sa thèse en 1994 à l’université Pierre-et-Marie-Curie (Paris 6). Il est professeur à l'université de Bordeaux et développe ses activités de recherche au Laboratoire de chimie des polymères organiques (LCPO) dont il est le directeur adjoint depuis 2018. Ses travaux se situent à l’interface de la chimie moléculaire, de la catalyse de polymérisation et de l’ingénierie macromoléculaire. Il s'intéresse notamment à l’utilisation de catalyseurs organiques afin d'accéder à une variété de polymères de spécialité sans métal. Son équipe a également mis au point des supports polymères recyclables pour la compartimentation de catalyseurs, ce qui permet d'obtenir une activité catalytique unique dans des réactions de référence de la chimie moléculaire, y compris en milieu aqueux. Plus récemment, il a initié un nouvel axe de recherche au LCPO concernant la post-modification et le recyclage/surcyclage chimique de polymères connus pour leur robustesse, mais considérés comme récalcitrants à un processus de déconstruction par voie chimique. Daniel Taton est coauteur de près de cent soixante-dix publications dans des revues à comité de lecture, de quinze chapitres de livres et est co-inventeur de plus d’une vingtaine de brevets.