Des chercheurs de l'Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) ont développé un procédé qui permet la production et la dégradation de presque n'importe quel objet dans une économie circulaire en utilisant la fabrication additive et les déchets urbains, le plus grand sous-produit de la civilisation.

Inspiré par le mode cyclique de production et de dégradation des matériaux biologiques par des organismes utilisant des ressources énergétiques et matérielles limitées trouvées dans des conditions localisées, les chercheurs, avec ses collaborateurs, concentré sur la traduction de ces principes dans les écosystèmes urbains. Il s'agissait de réduire sa dépendance au transport intercontinental, procédés de fabrication exigeants en énergie, utilisation de substances chimiques nocives, et la dépendance vis-à-vis des matériaux synthétiques fabriqués par l'homme qui nécessitent des procédures de récupération complexes après leur fin de vie.

Les chercheurs du SUTD de la même équipe ont précédemment développé un matériau adhésif semblable à un champignon, également connu sous le nom de FLAM, en transformant efficacement la chitine et la cellulose, en matériaux pour une fabrication durable. Dérivé des carapaces de crustacés et d'insectes, ainsi que du bois et du papier, respectivement, la chitine et la cellulose sont les deux polymères organiques les plus abondants sur terre. Présenté comme une alternative « verte » au plastique, FLAM n'est pas seulement biodégradable, souple, et durable; il peut être produit en série à grande échelle grâce à la technologie d'impression 3D.

La cellulose peut être facilement obtenue à partir des déchets urbains tels que le papier de soie, textile, et la matière végétale. Cependant, malgré la nature omniprésente de la chitine, ce polymère est principalement récolté comme produit industriel et agricole. Par exemple, la chitine est principalement disponible comme sous-produit saisonnier de l'industrie de la pêche et est limitée aux zones côtières rurales. Cela signifie que la chitine serait nécessaire pour être transportée sur différents écosystèmes lorsqu'il y a une demande, contribuer au transport de marchandises, qui est connu pour être un contributeur clé aux émissions de dioxyde de carbone.

Dans l'étude, publié par Nature's Rapports scientifiques , les chercheurs ont développé un lien entre la fabrication bio-inspirée et la bio-conversion des déchets urbains, permettant un mode de production différent basé sur des matériaux facilement disponibles dans n'importe quel écosystème régional, réduisant considérablement le besoin de transport.

Il a été déterminé que la chitine peut être produite avec des besoins énergétiques limités et réduire le gaspillage alimentaire en même temps, alléger la plus grosse dépense pour les municipalités du monde entier, le tout avec l'aide de l'humble mouche soldat noir (BSF, Hermetia illucens). L'étude rapporte une extraction réussie de la chitine des coquilles de ces BSF.

À la fois, le BSF est également mondialement connu pour sa décomposition efficace d'une grande variété de matières organiques, tels que les déchets alimentaires en protéines, huiles et autres biomasses, réduisant ainsi la quantité de déchets envoyés aux décharges.

Malgré la popularité de BSF, l'équipe de recherche s'est assurée que leur système développé ne dépendait pas de l'utilisation de BSF ou de toute autre source unique de matériaux, car la chitine et la cellulose sont présentes dans une myriade d'organismes dans chaque écosystème sur terre, comme d'autres insectes, champignons, et des vers. Bien que ces organismes soient également utilisés pour traiter les déchets, ils produisent à leur tour de la chitine comme sous-produit.

Avec des pertes annuelles de nourriture éliminées dans les décharges estimées à environ un tiers de la production mondiale totale, bio conversion via les insectes, champignons et vers, ne gagne pas seulement en popularité en tant que solution efficace à la gestion des déchets urbains, mais il suggère aussi un paradigme émergent d'une écologie urbaine circulaire, allant de la production et de la fabrication des matériaux à la récupération en fin de vie.

Fabrication avec les polymères biologiques les plus abondants au monde, ou à proximité de la source de production et de consommation - comme la cellulose et la chitine utilisées pour le FLAM imprimé en 3D - peut non seulement nous permettre de remédier aux principaux écarts résultant de notre mode de vie urbain, mais motiver une économie et une société fondamentalement plus durables.

« Ce nouveau développement va transformer la façon dont nous fabriquons, permettant un modèle alternatif où les matériaux sont produits et consommés en utilisant les ressources disponibles localement. Aussi, il permettra à n'importe qui dans le monde de s'adapter et d'intégrer la fabrication générale à son écosystème environnant, " a déclaré le professeur adjoint Javier G. Fernandez de SUTD, auteur principal de l'article.

« La proximité et l'intégration profonde des cycles de production et de consommation inspirés de la biologie au sein des écosystèmes urbains peuvent non seulement influencer la manière dont nous habitons les villes de demain, mais aussi envisager en amont, les concevoir et les construire, " a ajouté le professeur agrégé Stylianos Dritsas également de SUTD et co-auteur de l'article.