La quête pour garder le plastique hors des décharges et satisfaire simultanément les besoins de l'industrie alimentaire est semée d'embûches.

Un substitut biodégradable aux produits pétroliers doit répondre à toutes sortes de normes et, jusque là, les tentatives de remplacements viables à partir de sources renouvelables ont rencontré un succès limité en raison de contraintes de traitement et économiques. Parmi les obstacles, les produits à ce jour étaient trop fragiles pour les emballages alimentaires.

Mais de nouvelles recherches de l'Ohio State University ont montré que la combinaison de caoutchouc naturel et de bioplastique d'une manière innovante entraînait un remplacement beaucoup plus solide du plastique, celui qui capte déjà l'intérêt des entreprises qui cherchent à réduire leur empreinte environnementale.

Presque tous les plastiques (environ 90 %) sont à base de pétrole et ne sont pas biodégradables, une préoccupation environnementale majeure.

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Polymères , l'équipe de recherche rapporte un succès avec un produit durci au caoutchouc dérivé de la fermentation microbienne qui, selon eux, pourrait fonctionner comme le plastique conventionnel. Cette nouvelle étude met en évidence le plus grand succès dans ce domaine jusqu'à présent, selon les scientifiques.

"Les tentatives précédentes de cette combinaison ont échoué car la douceur du caoutchouc signifiait que le produit perdait beaucoup de résistance au cours du processus, " a déclaré l'auteur principal Xiaoying Zhao, chercheur postdoctoral au Département des sciences et technologies alimentaires de l'État de l'Ohio.

La nouvelle étude impliquait de fondre du caoutchouc dans un thermoplastique à base de plantes appelé PHBV avec du peroxyde organique et un autre additif appelé triacrylate de triméthylolpropane (TMPTA).

Le produit final était 75 % plus résistant et 100 % plus flexible que le PHBV seul, ce qui signifie qu'il est beaucoup plus facile à façonner en emballage alimentaire.

D'autres équipes de recherche ont combiné caoutchouc et PHBV, mais les produits ont été trop faibles pour résister à toutes les exigences d'un emballage alimentaire - de la transformation, à l'expédition, à la manutention en magasin et à domicile, en particulier les récipients qui sont utilisés pour la congélation puis le micro-ondes, a déclaré l'auteur principal de l'étude, Yaël Vodovotz, professeur de science et technologie alimentaires à l'État de l'Ohio.

Flexibilité accrue, sans perte importante de force, est particulièrement important lorsqu'il s'agit de films plastiques couramment utilisés pour tout emballer, des produits frais aux aliments surgelés, elle a dit.

Alors que d'autres tentatives de fabrication de ce type de bioplastique renforcé de caoutchouc ont réduit la résistance du PHBV jusqu'à 80 pour cent, seulement 30 pour cent de la force a été perdu dans cette étude - une quantité beaucoup plus gérable, dit Zhao.

Dureté, qui a été amélioré, est différent de la force, a expliqué la co-auteure de l'étude Katrina Cornish, expert en caoutchouc naturel et professeur d'horticulture et de phytotechnie à l'Ohio State.

« Imaginez que vous essayez de séparer un bloc de béton avec vos mains. C'est tester sa résistance. ", a déclaré Cornish.

"Vous ne pouvez jamais le séparer, mais si vous êtes assez fort, vous pouvez le casser."

Une grande partie de l'attention actuelle des chercheurs porte sur l'utilisation potentielle de divers matériaux biodégradables - et autrement respectueux de l'environnement - qu'ils pourraient utiliser comme charges pour renforcer davantage le mélange. Ils ont discuté de l'utilisation du "gâteau" laissé après qu'un collègue chercheur ait extrait l'huile du marc de café épuisé. Les peaux de tomates sont à l'étude, tout comme les coquilles d'œufs.

"Nous voulons quelque chose qui serait autrement gaspillé, qui soit durable et aussi relativement bon marché, " a déclaré Vodovotz.

Ils envisagent même la possibilité de s'attaquer à deux problèmes environnementaux à la fois, en voyant à quel point les herbes envahissantes que les écologistes arrachent des cours d'eau pourraient jouer avec le mélange infusé de caoutchouc.

"On pourrait les sécher, les broyer et potentiellement utiliser ces graminées comme charge fibreuse, " a déclaré Vodovotz.

Au-delà des aliments emballés, un bioplastique pourrait potentiellement être utilisé dans d'autres applications liées à l'alimentation telles que les ustensiles et les planches à découper.

Et les chercheurs cherchent à collaborer avec des collègues en dehors de la science alimentaire pour envisager d'autres applications pour leur produit, comme pour créer des matériaux de construction, des gants pour ceux qui travaillent dans la restauration, ou des pièces pour voitures et avions.

Alors que l'équipe s'efforce de déplacer sa technologie du laboratoire vers l'industrie alimentaire, il y aura de nombreux détails à régler en fonction des priorités et des préoccupations individuelles d'une entreprise, Vodovotz a dit, et cela peut signifier bricoler avec le mélange.

« Au fur et à mesure que nous nous rapprochons de la collaboration avec les fabricants de produits alimentaires, il y a des questions spécifiques que nos partenaires potentiels se posent, " a déclaré Vodovotz. "Nous devons faire très attention à ce que nous utilisons dans ce processus afin de répondre à leurs besoins, et ils ont des paramètres très spécifiques."