Image des travaux antérieurs de l'équipe de recherche, montrant un étudiant versant du polyuréthane dans un moule à bascule. Crédit :Erik Jepsen/UC San Diego Publications
Les chercheurs de l'UC San Diego qui ont développé des tongs et des planches de surf à base d'algues recommencent. Cette fois, ils font progresser leur marque de matériaux renouvelables et biodégradables à utiliser dans d'autres produits comme les tissus enduits, cuir verni et adhésifs, avec une touche gourmande, aussi, des saveurs et des parfums.
Les dernières recherches de Michael Burkart, Stephen Mayfield et Robert Pomeroy—en ligne dans Chimie verte , un journal de la Royal Society of Chemistry - décrit leurs efforts pour développer des méthodes de production de polyols à base de microalgues - des unités monomères pour les polymères de polyuréthane - qui peuvent être utilisées pour fabriquer des mousses de polyuréthane avec des huiles usées à partir de biomasse d'algues.
De nombreuses recherches considèrent les algues comme l'une des meilleures ressources renouvelables pour remplacer les combustibles fossiles et lutter contre le réchauffement climatique sans impacter les approvisionnements alimentaires. Mais contrairement aux huiles végétales, l'huile d'algues contient de petits contaminants organiques, comme les pigments photosynthétiques et autres cofacteurs qui peuvent compliquer leur utilisation.
L'équipe a choisi de travailler avec de l'huile de la microalgue verte Nannochloropsis salina, une source commune d'acides gras oméga-3 qui sont vendus comme compléments alimentaires. Les huiles restantes, plus de 70 %, sont généralement jetés ou brûlés, mais les chercheurs de l'UC San Diego ont trouvé une meilleure utilisation pour eux. Ils ont développé un procédé pour purifier et convertir ce flux de déchets en acide azélaïque, un bloc de construction pour les polyuréthanes flexibles. Voulant « utiliser le buffle entier, " ils ont également converti le co-produit acide heptanoïque en un arôme et un parfum alimentaires.
« Nous avons montré que nous pouvions récupérer les déchets de la production d'huiles oméga-3 à base d'algues et les convertir en mousses de polyuréthane précieuses et renouvelables. Celles-ci ont toutes sortes d'applications commerciales, des tongs et des semelles de chaussures de course, aux matelas et tapis de yoga. En outre, nous avons préparé une molécule d'arôme à partir du co-produit restant qui est évalué à plus de 500 $ le kilogramme, " a déclaré Burkart en se référant au document de l'équipe, « Coproduction de polyuréthanes flexibles et de solvants renouvelables à partir d'un flux de déchets d'huile de microalgues. »
Le schéma 1 (à gauche) montre la voie vers le polyuréthane renouvelable, synthèse de n-hexane et d'heptanoate de méthyle à partir de biomasse d'algues. Crédit :Figure reproduite avec l'aimable autorisation de l'équipe de recherche de l'UC San Diego
Pour commencer le travail, l'équipe de recherche, qui comprenait des scientifiques de la Division des sciences physiques, la Division des sciences biologiques et le California Center for Algae Biotechnology à l'UC San Diego, a d'abord trouvé un évolutif, voie rentable pour améliorer la pureté de l'huile d'algues en utilisant des méthodes physiques simples avec la saponification. Il s'agit d'un processus par lequel les huiles réagissent avec l'hydroxyde de sodium ou de potassium pour produire du glycérol et un sel d'acide gras, ou du savon.
En plus des acides gras, Mayfield a expliqué que l'équipe a identifié plusieurs contaminants dans les huiles usées. « Contrairement aux plantes, qui stockent principalement des triacyglycérides, ou huile végétale, dans leurs graines, les microalgues contiennent une variété de composants métaboliques qui sont insolubles dans l'eau mais librement solubles dans l'huile d'algues lorsqu'elles sont extraites. La présence de ces pigments inhibe l'efficacité de la réaction en aval, leur élimination est donc un processus clé dans la production de produits chimiques renouvelables à partir d'huile d'algues. »
Selon les scientifiques, leur procédé évolutif peut être réalisé sur des huiles issues de plusieurs espèces d'algues, pour produire des monomères précieux – des molécules qui participent à une réaction en chaîne pour former des polymères – pour une source hautement durable de plastiques biosourcés. L'étude comprenait une exploration de la valeur économique de la méthodologie de l'équipe. Selon Pomeroy, ils ont choisi N. salina comme souche pour la culture d'algues à grande échelle en raison de sa production élevée d'acide eicosapentaénoïque (EPA), une précieuse huile oméga-3, et la capacité des scientifiques à cultiver la souche pour une teneur élevée en biomasse.
"Cette étude indique qu'un flux de déchets provenant d'algues a le potentiel à la fois pratique et économique de soutenir la production de matériaux de polyuréthane, " a déclaré Burkart. "Nous travaillons déjà avec de grandes entreprises de chaussures pour les transformer en produits commerciaux que les gens voudront acheter. Nous constatons que les consommateurs sont préoccupés par tous les déchets plastiques à base de pétrole que nous générons en tant que société, et notre équipe développe rapidement des solutions pour les futurs produits. Restez à l'écoute!"
