Des biopolymères renforcés avec des biofibres
Les plastiques sont fabriqués à partir de pétrole dont les réserves diminuent inexorablement. Ils ne sont pas biodégradables et, bien que largement recyclables, leur recyclage n'est pas toujours efficace du point de vue énergétique. Les scientifiques ont amélioré de manière significative les fonctionnalités du polymère PHB, dans lequel sont placés beaucoup d'espoirs, par des modifications du processus de fermentation et de renforcement des nanofibres à base biologique. Le travail mené dans le cadre du projet BUGWORKERS (New tailor-made PHB-based nanocomposites for high performance applications produced from environmentally friendly production routes), financé par l'UE, a abouti à un bio-nanocomposite rentable et écologique destiné aux appareils ménagers, aux ordinateurs et aux dispositifs de télécommunications. Les chercheurs ont développé avec succès une manière de fabriquer une structure de biopolymère PHB personnalisée avec des fonctionnalités améliorées par rapport au PHB disponible dans le commerce. Cela inclut des propriétés thermiques et chimiques améliorées, une meilleure compatibilité avec les fibres de cellulose, une plus grande facilité de traitement et une plus grande résistance aux impacts. Les mélanges de sucres précurseurs alimentant les bactéries ont joué un rôle essentiel. Ils ont été obtenus à partir de paille de blé hydrolysée dans les déchets agricoles, ce qui est à la fois économique et n'entre pas en concurrence avec la production alimentaire. L'optimisation de la combinaison des milieux de cultures et de l'alimentation en précurseurs a abouti à un haut rendement de PHB amélioré. Les chercheurs ont également développé des processus économiquement faisables pour produire des nanofibrilles de cellulose et des nanofibres de lignine avec de nouvelles fonctionnalités à partir de déchets de bois lignocellulosiques. Les enzymes sont les catalyseurs de la nature et l'équipe a utilisé des processus enzymatiques écologiques pour séparer les composants de la biomasse de bois et produire des nanofibres avec des propriétés antimicrobiennes, retardatrices de flamme et d'auto-assemblage. À l'aide de procédés d'extrusion et d'injection standards, l'équipe a réussi à produire des pièces multicouches complexes à l'aide de PHB et des deux types de fibres. Les pièces présentaient des améliorations significatives en termes de propriétés mécaniques. Des composants de démonstration ont été produits pour quatre études de cas industrielles différentes. L'augmentation du coût du pétrole et la nécessité de trouver des alternatives durables aux plastiques classiques devraient accélérer la commercialisation des bio-nanocomposites de BUGWORKERS. Ces produits écologiques totalement biodégradables fabriqués à partir de ressources renouvelables non alimentaires pourraient trouver une grande variété d'applications dans des domaines allant du packaging aux systèmes biomédicaux. Des bénéfices majeurs sont attendus pour les fabricants, les consommateurs et l'environnement.
Mots‑clés
Biopolymères, biofibres, PHB, biodégradable, respect de l'environnement, nanocomposite
