Un nouveau biomatériau pourrait sauver nos océans de la pollution plastique

Pailles, bouteilles d’eau, cabas, tasses, ustensiles : autant de ces objets du quotidien sont fabriqués à partir de plastiques à usage unique, c’est-à-dire qu’ils ne sont utilisés qu’une seule fois puis jetés. En conséquence, ces articles finissent souvent dans des décharges et des cours d’eau, où non seulement ils étouffent et piègent la faune, mais libèrent également des toxines nocives dans l’environnement à mesure qu’ils se décomposent.

Aujourd’hui, des chercheurs de NC State ont développé un nouveau biomatériau qui pourrait aider à résoudre l’aggravation du problème de la pollution plastique. Lokendra Pal et Lucian Lucia, professeurs au Département des biomatériaux forestiers, ont découvert comment convertir les restes de poudre de sciure de bois et les agro-résidus en un matériau d’emballage de type polystyrène.

Le matériau à base de bois pourrait un jour remplacer les plastiques présents dans de nombreux articles à usage unique. Avec le soutien du Chancellor’s Innovation Fund, Pal et Lucia mènent actuellement des essais pilotes, avant les tests et la commercialisation par des partenaires potentiels de l’industrie. Ils se concentrent principalement sur la fabrication d’emballages et de produits de restauration.

Lokendra Pal surplombe des échantillons de poudre de sciure de bois dans son laboratoire de Biltmore Hall à NC State - Un nouveau biomatériau pourrait sauver nos océans de la pollution plastique - College of Natural Resources News - NC State University
Lokendra Pal (au centre) examine des échantillons du biomatériau dans son laboratoire sur le campus. Photo de Becky Kirkland/NC State.

Les emballages et les produits de restauration sont souvent fabriqués à partir de polystyrène, une marque populaire de polystyrène, qui est un plastique à base de pétrole. Parce que la mousse de polystyrène est non recyclable et non biodégradable, ces produits sont rapidement jetés et se retrouvent dans les décharges et les cours d’eau, où ils peuvent mettre 500 ans à se décomposer.

« Les articles en polystyrène ne sont pas utilisés très longtemps avant d’être jetés. Mais ils constituent une menace majeure pour la santé humaine et des écosystèmes », a déclaré Pal. “La composition légère et la flottabilité de la mousse de polystyrène lui permettent de flotter sur de longues distances dans l’eau. Il peut également absorber et transporter des polluants toxiques, comme le mercure.

Plus de 300 millions de tonnes de plastique sont produites chaque année, dont la moitié est utilisée dans des articles à usage unique. Les recherches montrent qu’environ 12 millions de tonnes de ces déchets pénètrent dans l’océan chaque année. Malheureusement, si la production et l’élimination du plastique se poursuivent au rythme actuel, cette quantité triplera presque pour atteindre 30 millions de tonnes par an d’ici 2040.

Échantillons de biomatériaux - Un nouveau biomatériau pourrait sauver nos océans de la pollution plastique - College of Natural Resources News - NC State University
Pal et Lucia ont créé plusieurs éléments de preuve de concept à partir de leur nouveau biomatériau, notamment des briques LEGO et des pièces d’échecs. Photo de Becky Kirkland/NC State.

Dans un effort pour lutter contre la pollution plastique, des chercheurs du monde entier ont développé des alternatives à base de biopolymères et de fibres. Ces alternatives nécessitent cependant beaucoup d’eau, d’énergie et de produits chimiques pour être produites et coûtent donc près de 10 fois plus cher que le matériau développé par Pal et Lucia.

Pal et Lucia ont développé un processus de production qui ne nécessite pas d’eau. Au lieu de cela, les chercheurs tamisent, broient et mélangent mécaniquement la sciure de bois avec des agro-résidus pour former une poudre. La poudre est ensuite combinée avec un liant avant d’être coulée ou moulée en un article.

De plus, comme les chercheurs utilisent de la sciure de bois, le processus de production est pratiquement sans déchets et sans émissions. Les scieries et opérations similaires se débarrassent généralement de leurs restes de sciure en les brûlant. Cela met non seulement fin au cycle de vie d’un sous-produit précieux, mais produit également les émissions de gaz à effet de serre à l’origine du changement climatique.

Séchage d'échantillons de biomatériaux - Un nouveau biomatériau pourrait sauver nos océans de la pollution plastique - College of Natural Resources News - NC State University
Une fois que le mélange de poudre de sciure restante et d’agro-résidus a été coulé ou moulé en un article, il doit être séché. Photo de Becky Kirkland/NC State.

“Notre recherche s’est fortement concentrée sur la durabilité environnementale et économique”, a déclaré Pal. « Nous savons que ce matériau est non seulement recyclable et compatible avec l’environnement, mais également biodégradable dans l’eau salée. Il disparaîtra simplement avec le temps et fournira par conséquent des nutriments à la vie aquatique.

Pal a ajouté que le matériel aborde également l’équité sociale, réduisant l’impact de la pollution plastique sur les communautés marginalisées du monde entier. Les recherches montrent que la pollution plastique est plus fortement concentrée le long des côtes des pays à revenu faible ou intermédiaire, qui disposent déjà de systèmes de gestion des déchets médiocres.

En fin de compte, alors que Pal et Lucia mènent des essais pilotes et commerciaux de leur matériau au cours des six prochains mois, ils prévoient de tester davantage sa biodégradabilité et sa biocompatibilité et d’augmenter la production pour des partenaires industriels. Les chercheurs exploreront également l’utilisation de l’impression 3D dans le processus de production, dans le but de créer éventuellement des articles ménagers respectueux de l’environnement.