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Les efforts visant à passer des plastiques pétrochimiques aux plastiques renouvelables et biodégradables se sont avérés délicats: le processus de production peut nécessiter des produits chimiques toxiques et est coûteux, et la résistance mécanique et la stabilité à l’eau sont souvent insuffisantes. Mais des chercheurs ont fait une percée, en utilisant des sous-produits du bois, qui semble prometteuse pour la production de bioplastiques plus durables.

Du bois au plastique

Une étude dont le coauteur est Yuan Yao, décrit le processus de déconstruction de la matrice poreuse du bois naturel en une bouillie. Selon les chercheurs, le matériau obtenu présente une résistance mécanique élevée, une stabilité lorsqu’il contient des liquides et une résistance à la lumière UV. Il peut également être recyclé en toute sécurité, et son impact environnemental sur le cycle de vie est plus faible que celui des plastiques à base de pétrole et des autres plastiques biodégradables.
« De nombreuses personnes ont essayé de développer ce type de polymères en plastique, mais les brins mécaniques ne sont pas assez bons pour remplacer les plastiques que nous utilisons actuellement, qui sont principalement fabriqués à partir des combustibles fossiles », explique Yao. « Nous avons mis au point un processus de fabrication simple et direct qui génère des plastiques à partir du bois, mais aussi du plastique qui offre également de bonnes propriétés mécaniques. »

Une poudre de bois

Pour créer ce mélange de boue, les chercheurs ont utilisé une poudre de bois – un résidu de traitement habituellement jeté comme déchet dans les scieries – et ont déconstruit la structure lâche et poreuse de la poudre avec un solvant eutectique profond (DES) biodégradable et recyclable. Le mélange résultant, qui présente un enchevêtrement à l’échelle nanométrique et une liaison hydrogène entre la lignine régénérée et les micro/nanofibrilles de cellulose, a une forte teneur en produits solides et une viscosité élevée, de plus il peut être coulé et laminé sans se briser.
« Pour moi, c’est ce qui rend ce plastique vraiment bon : il peut être entièrement recyclé ou biodégradé », déclare Yao. « Nous avons minimisé tous les matériaux et les déchets qui se retrouvent dans la nature ».
Ce bioplastique a de nombreuses applications, explique le professeur Liangbing Hu, coauteur d’un article. Il peut être moulé en un film qui peut être utilisé dans les sacs et les emballages en plastique. Selon M. Hu, ce bioplastique peut être moulé en différentes formes, il peut également être utilisé dans la construction des automobiles.
L’équipe de recherche continue d’étudier l’impact potentiel sur les forêts si la fabrication de ce bioplastique est mise à l’échelle. Bien que le processus utilise actuellement des sous-produits du bois dans la fabrication, les chercheurs disent être parfaitement conscients que la production à grande échelle pourrait nécessiter l’utilisation de quantités massives de bois, ce qui pourrait avoir des répercussions considérables sur les forêts, la gestion des terres, les écosystèmes et le changement climatique, pour ne citer que quelques exemples.

Un impact sur les forêts

Mme Yao indique que l’équipe de recherche a déjà commencé à travailler avec un écologiste forestier pour créer des modèles de simulation forestière, en reliant le cycle de croissance des forêts au processus de fabrication. Elle y voit également une occasion de collaborer avec des personnes qui travaillent dans des domaines liés à la forêt, ce qui n’est pas courant. « Il n’est pas fréquent qu’un ingénieur puisse passer dans le couloir et parler à un forestier », déclare Mme Yao.
Cette recherche a été publiée dans Nature Sustainability.
Source : Yale School of the Environment
Crédit photo : PXhere