Les nouveaux plastiques biodégradables sont compostables dans votre jardin
Nous utilisons des matières Plastiques dans presque tous les aspects de notre vie. Ces matériaux sont peu coûteux à fabriquer et incroyablement stables. Le problème survient lorsque nous avons fini d'utiliser un objet en plastique : il peut persister dans l'environnement pendant des années. Avec le temps, le plastique se décompose en fragments plus petits, appelés microplastiques, qui peuvent poser d'importants problèmes pour l'environnement et la santé.
Une équipe dirigée par des chercheurs de l'université de Washington a mis au point de nouveaux bioplastiques qui se dégradent dans les mêmes délais qu'une peau de banane dans un bac à compost. Ces bioplastiques sont fabriqués à partir de cellules de cyanobactéries bleu-vert réduites en poudre, également connues sous le nom de spiruline. Ici, Mallory Parker, doctorante en science et ingénierie des matériaux à l'UW, montre un cube de bioplastique fabriqué à partir de spiruline.
Mark Stone/University of Washington
La meilleure solution serait d'utiliser des plastiques d'origine biologique qui se biodégradent, mais beaucoup de ces bioplastiques ne sont pas conçus pour se dégrader dans les conditions du compostage domestique. Ils doivent être traités dans des installations de compostage commerciales, qui ne sont pas accessibles dans toutes les régions du pays.
Une équipe dirigée par des chercheurs de l'université de Washington a mis au point de nouveaux bioplastiques qui se dégradent dans les mêmes délais qu'une peau de banane dans un bac de compostage de jardin. Ces bioplastiques sont entièrement fabriqués à partir de cellules de cyanobactéries bleu-vert en poudre, également connues sous le nom de spiruline. L'équipe a utilisé la chaleur et la pression pour donner à la poudre de spiruline différentes formes, la même technique de traitement que celle utilisée pour créer des plastiques conventionnels. Les bioplastiques de l'équipe de l'UW ont des propriétés mécaniques comparables à celles des plastiques à usage unique dérivés du pétrole.
L'équipe a publié ces résultats le 20 juin dans la revue Advanced Functional Materials.
"Nous étions motivés pour créer des bioplastiques à la fois bio-dérivés et biodégradables dans nos jardins, tout en étant transformables, évolutifs et recyclables", a déclaré l'auteur principal Eleftheria Roumeli, professeur adjoint de science et d'ingénierie des matériaux à l'université de Wisconsin. "Les bioplastiques que nous avons développés, en utilisant uniquement de la spiruline, ont non seulement un profil de dégradation similaire à celui des déchets organiques, mais sont également en moyenne 10 fois plus résistants et plus rigides que les bioplastiques à base de spiruline précédemment rapportés. Ces propriétés ouvrent de nouvelles perspectives pour l'application pratique des plastiques à base de spiruline dans diverses industries, y compris les emballages alimentaires jetables ou les plastiques ménagers, tels que les bouteilles ou les plateaux".
Les chercheurs ont choisi d'utiliser la spiruline pour fabriquer leurs bioplastiques pour plusieurs raisons. Tout d'abord, elle peut être cultivée à grande échelle car les gens l'utilisent déjà pour divers aliments et cosmétiques. De plus, les cellules de spiruline séquestrent le dioxyde de carbone au cours de leur croissance, ce qui fait de cette biomasse une matière première neutre en carbone, ou potentiellement neutre en carbone, pour les plastiques.
"La spiruline possède également des propriétés uniques de résistance au feu", explique l'auteur principal, Hareesh Iyer, doctorant en science et ingénierie des matériaux à l'université de Washington. "Lorsqu'elle est exposée au feu, elle s'éteint instantanément, contrairement à de nombreux plastiques traditionnels qui s'enflamment ou fondent. Cette caractéristique de résistance au feu rend les plastiques à base de spiruline avantageux pour les applications où les plastiques traditionnels ne conviennent pas en raison de leur inflammabilité. Un exemple pourrait être les racks en plastique dans les centres de données parce que les systèmes utilisés pour garder les serveurs au frais peuvent devenir très chauds".
La création de produits en plastique implique souvent un processus qui utilise la chaleur et la pression pour donner au plastique la forme souhaitée. L'équipe de l'UW a adopté une approche similaire pour ses bioplastiques.
"Cela signifie que nous n'aurions pas à repenser les lignes de fabrication à partir de zéro si nous voulions utiliser nos matériaux à l'échelle industrielle", a déclaré M. Roumeli. "Nous avons supprimé l'un des obstacles communs entre le laboratoire et la mise à l'échelle pour répondre à la demande industrielle. Par exemple, de nombreux bioplastiques sont fabriqués à partir de molécules extraites de la biomasse, comme les algues, et mélangées à des modificateurs de performance avant d'être coulées en films. Ce processus exige que les matériaux soient sous forme de solution avant le moulage, ce qui n'est pas extensible".
D'autres chercheurs ont utilisé la spiruline pour créer des bioplastiques, mais les bioplastiques des chercheurs de l'UW sont beaucoup plus solides et rigides que les tentatives précédentes. L'équipe de l'UW a optimisé la microstructure et la liaison au sein de ces bioplastiques en modifiant leurs conditions de traitement - telles que la température, la pression et la durée dans l'extrudeuse ou la presse à chaud - et en étudiant les propriétés structurelles des matériaux résultants, notamment leur résistance, leur rigidité et leur ténacité.
Ces bioplastiques ne sont pas tout à fait prêts à être mis à l'échelle pour une utilisation industrielle. Par exemple, si ces matériaux sont solides, ils sont encore assez fragiles. Ils sont également sensibles à l'eau. "Vous ne voudriez pas que la pluie s'abatte sur ces matériaux", a déclaré M. Iyer.
L'équipe s'attaque à ces problèmes et continue d'étudier les principes fondamentaux qui dictent le comportement de ces matériaux. Les chercheurs espèrent concevoir des produits adaptés à différentes situations en créant un assortiment de bioplastiques. Cet assortiment serait similaire à la variété des plastiques à base de pétrole existants. Les matériaux nouvellement développés sont également recyclables.
"La biodégradation n'est pas le scénario de fin de vie que nous privilégions", a déclaré M. Roumeli. "Nos bioplastiques à base de spiruline sont recyclables par recyclage mécanique, ce qui est très accessible. Cependant, les gens ne recyclent pas souvent les plastiques, c'est donc un avantage supplémentaire que nos bioplastiques se dégradent rapidement dans l'environnement."
Les co-auteurs de cet article sont Ian Campbell et Mallory Parker, doctorants en science et ingénierie des matériaux à l'UW, Paul Grandgeorge, chercheur postdoctoral en science et ingénierie des matériaux à l'UW, Andrew Jimenez, qui a réalisé ce travail en tant que chercheur postdoctoral en science et ingénierie des matériaux à l'UW et qui travaille actuellement chez Intel ; Michael Holden, étudiant en master à l'UW en science et ingénierie des matériaux ; Mathangi Venkatesh, étudiant en licence à l'UW en ingénierie chimique ; Marissa Nelsen, étudiante en licence à l'UW en biologie ; et Bichlien Nguyen, chercheur principal à Microsoft. Cette recherche a été financée par Microsoft, Meta et la National Science Foundation.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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