Des nanofibres de cellulose d'une largeur allant jusqu'à 25 nm ont été produites à partir de marc de café épuisé par oxydation induite par TEMPO. Crédit :Université nationale de Yokohama
Le monde génère plus de six millions de tonnes de marc de café, selon l'Organisation internationale du café. Le journal Agriculture et chimie alimentaire a rapporté en 2012 que plus de la moitié du marc de café épuisé finissait dans les décharges. Les nanofibres de cellulose sont les éléments constitutifs des résines plastiques qui peuvent être transformées en produits plastiques biodégradables.
L'équipe YNU, dirigé par Izuru Kawamura, professeur agrégé à la Graduate School of Engineering Science, a entrepris de s'appuyer sur des recherches antérieures sur l'extraction de nanofibres de cellulose du marc de café. Ils ont publié leurs conclusions le 1er avril dans la revue Cellulose .
"Notre objectif ultime est d'établir un système de recyclage durable avec nos nanofibres de cellulose dans l'industrie du café, " dit Kawamura. " Maintenant, de plus en plus de restaurants et de cafés ont été interdits d'utiliser des pailles à usage unique. Suite à ce mouvement, notre objectif est de fabriquer une tasse à café et une paille jetables transparentes avec un additif comprenant des nanofibres de cellulose à partir de marc de café épuisé."
La demande de nanofibres de cellulose augmente dans le monde entier, à mesure que les industries réalisent leur potentiel en tant que moyen plus écologique et durable de produire des plastiques.
« Jusqu'à présent, les nanofibres de cellulose ont été principalement produites à partir de matériaux à base de bois tels que la pulpe, " a déclaré Kawamura. " Les nanofibres de cellulose peuvent être potentiellement fournies à partir de toutes les plantes de la nature. Nous tenons à souligner que le marc de café épuisé est une matière première prometteuse."
La clé pour extraire les nanofibres de cellulose du marc de café épuisé réside dans la cellulose, le matériau qui comprend les parois cellulaires des fèves et représente environ la moitié du poids et du volume du sol.
L'équipe YNU a mené l'expérience d'isolement des nanofibres de cellulose des parois cellulaires des haricots par oxydation catalytique, un processus qui oxyde les parois cellulaires à l'aide d'un catalyseur. Il s'agit d'une méthode précédemment rapportée par Akira Isogai à l'Université de Tokyo.
L'équipe a examiné les nanofibres de cellulose résultantes avec des techniques d'imagerie, notamment la diffraction des rayons X, microscopie électronique, et l'analyse thermogravimétrique, une méthode d'observation des caractéristiques structurelles fondamentales des nanofibres de cellulose et de comparaison avec celles dérivées du bois. Les nanofibres de cellulose à base de café moulu présentaient une uniformité et s'intégraient bien dans l'alcool polyvinylique, le bloc de construction pour une variété de produits industriels et de consommation. Son équipe a découvert que leur diamètre moyen était de 25 nanomètres. Pour référence, un cheveu humain mesure environ 90, 000 nanomètres de diamètre.
Une telle cohérence et intégration avec les résines polymères sont des jalons qui démontrent le potentiel des nanofibres de cellulose à base de café moulu comme substitut du bois, Kawamura a dit, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour développer un procédé commercialement viable.
Kawamura pense que les nanofibres de cellulose pourraient bientôt jouer un rôle majeur dans l'industrie automobile, offrant une alternative légère à l'acier et au plastique pour les carrosseries automobiles. Alors que les normes d'émission continuent de se durcir, le marché des voitures plus légères va croître, faire des nanofibres de cellulose un produit de plus en plus précieux.
"Le poids total de la résine plastique fabriquée par les nanofibres de cellulose est très léger par rapport à l'acier, " a déclaré Kawamura. " Cela apportera une réduction efficace des émissions de CO
Ce nouveau procédé peut être une aubaine pour l'industrie du café, qui a des options limitées pour monétiser le marc de café épuisé. Certaines villes ont des programmes de recyclage, où le marc de café épuisé est réutilisé comme compost riche en nutriments pour les serres et les champignonnières. D'autres programmes envoient du marc de café épuisé vers des installations qui produisent du biogaz. Mais globalement, la plupart du marc de café finit toujours dans les décharges.
