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Le cuir est une industrie de plusieurs milliards de dollars qui ne cesse de croître et dont la production annuelle nécessite plus de 3,8 milliards de bovins, soit un animal pour deux personnes sur terre. Et si les produits – vêtements, chaussures, meubles et autres – peuvent être élégants et durables, l’impact environnemental de la production de cuir est grave, entraînant la déforestation, la surexploitation de l’eau et des terres, la pollution environnementale et les émissions de gaz à effet de serre.

Utiliser la soie

Des chercheurs de l’école d’ingénieurs de l’université Tufts ont entrepris de trouver une alternative au cuir, avec une texture, une flexibilité et une rigidité similaires, tout en se concentrant sur des matériaux durables, non toxiques et respectueux de l’environnement.
Il s’avère que nous portons ce matériau depuis toujours – c’est la soie, mais au lieu de tisser la soie en tissu, les ingénieurs de Tufts ont pu décomposer les fibres des cocons de vers à soie en leurs composants protéiques, et réutiliser ces protéines pour former le matériau semblable au cuir. Le processus de fabrication du cuir à base de soie est décrit dans une étude publiée dans la revue Materials & Design.
Le cuir à base de soie peut être imprimé en différents motifs et textures, possède des propriétés physiques similaires à celles du cuir véritable et peut résister au pliage, au perçage et à l’étirement pour créer des articles en cuir, y compris la possibilité de coudre ensemble des pièces de ce matériau et de fixer des éléments tels que des rivets, des œillets, des poignées et des fermoirs.
« Notre travail est centré sur l’utilisation de matériaux d’origine naturelle qui minimisent l’utilisation de produits chimiques toxiques tout en maintenant les performances du matériau, afin de fournir des alternatives pour les produits qui sont couramment et largement utilisés aujourd’hui », a déclaré Fiorenzo Omenetto, Frank C. Doble professeur d’ingénierie à la Tufts School of Engineering, directeur du Tufts Silklab où ce matériau a été créé, et auteur correspondant de cette étude.

Plusieurs avantages

« En utilisant la soie, ainsi que la cellulose issue de déchets textiles et agricoles et le chitosan issu de déchets de crustacés, et toutes les chimies relativement douces utilisées pour les combiner, nous progressons vers cet objectif. » Le cuir à base de soie fabriqué à Tufts présente des avantages uniques. Outre le fait qu’il est dérivé de la dissolution de fibres de soie, sa fabrication est basée sur l’eau, n’utilise que des produits chimiques doux, se déroule à température ambiante et produit des déchets essentiellement non toxiques.
Le cuir de soie peut être fabriqué à l’aide d’une stratification informatisée en 3D permettant de créer des micro-motifs réguliers qui permettent d’ajuster la résistance et la flexibilité du matériau, d’imprimer des macro-motifs pour des raisons esthétiques (par exemple, un panier tressé) ainsi que des motifs géométriques non réguliers pour imiter la texture de surface du cuir véritable.
Les matériaux obtenus sont, comme le cuir, résistants, souples, flexibles et durables et, comme le cuir naturel, ils sont biodégradables une fois qu’ils entrent dans le flux des déchets. En fait, les produits en soie-cuir peuvent être redissous et régénérés dans leur matière première gélatineuse pour être réimprimés dans de nouveaux produits.

Comment est-il fabriqué ?

Le processus de fabrication du cuir de soie commence par des fibres de soie qui sont couramment utilisées dans l’industrie textile. Ces fibres sont constituées de polymères protéiques de fibroïne de soie et peuvent être décomposées en leurs composants protéiques individuels dans une bouillie à base d’eau.
Une couche de base de chitosane contenant un plastifiant non toxique, le glycérol, et un colorant est imprimée par extrusion à travers une minuscule buse sur une surface afin de donner de la souplesse et de la résistance au matériau. Le chitosan est lui-même dérivé de sources naturelles telles que les carapaces de crabes, de homards et de crevettes. Une couche de fibroïne de soie associée à un plastifiant et à un épaississant (provenant d’une gomme végétale) est imprimée sur la couche de base.
Le Silklab de Tufts a mis au point un large éventail d’autres produits à partir de la soie, depuis les dispositifs médicaux implantables jusqu’aux matériaux architecturaux capables de détecter et de réagir à l’environnement en changeant de couleur. En fait, une grande partie de la technologie développée dans le laboratoire pour les protéines de la soie peut être appliquée au cuir à base de soie, y compris la fixation et l’intégration de molécules capables de détecter et de réagir à l’environnement.

Pour des conceptions innovantes

« C’est l’avantage d’utiliser les protéines de soie par rapport à d’autres méthodes : elles possèdent une chimie bien établie et polyvalente que nous pouvons utiliser pour ajuster les qualités du matériau et intégrer des éléments intelligents comme des molécules de détection », a déclaré Laia Mogas-Soldevila, premier auteur de cette étude. « Ainsi, même s’il existe de nombreuses options pour les matériaux semblables au cuir, le cuir à base de soie a le potentiel d’être le plus adapté à des conceptions innovantes. »
Cette recherche a été publiée dans la revue Materials & Design.
Source : Tufts University
Crédit photo : StockPhotoSecrets

Un matériau comme le cuir fait de protéines de soiemartinChimie
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