Tout comme la cellulose, lignine et graisses, les protéines sont des matières premières renouvelables. Leur potentiel pour l'industrie chimique reste largement inexploité. Les équipes de recherche de l'Institut Fraunhofer pour l'ingénierie des procédés et l'emballage IVV collaborent avec des partenaires pour changer tout cela, l'idée étant d'utiliser les propriétés technofonctionnelles prometteuses des protéines végétales pour des applications industrielles. L'objectif du projet TeFuProt est de s'éloigner du pétrole et d'utiliser davantage les matières premières renouvelables.

Alors que les protéines d'origine végétale jouaient un rôle clé dans l'industrie chimique il y a cent ans, comme liant ou adhésif par exemple, leur utilisation est en déclin depuis l'essor de l'industrie pétrochimique. Les partenaires impliqués dans le projet TeFuProt, le nom étant l'abréviation de protéine technofonctionnelle (voir encadré), visent à changer tout cela et à obtenir des protéines pour des applications industrielles à partir de déchets agricoles. L'objectif de cette démarche de bioéconomie est de contrer la raréfaction et la hausse des prix à long terme des matières premières fossiles et d'utiliser des matières premières de renouvellement comme alternative au pétrole.

Le colza comme source de protéines

La transformation des matières premières agricoles telles que le colza génère de grandes quantités de protéines. Ces protéines sont un sous-produit de la récupération d'huile de colza, un processus qui presse l'huile de la graine. Sous-produits contenant des protéines, tourteau dit de colza et tourteau de colza, sont laissés pour compte. "Jusqu'à maintenant, ce résidu a été utilisé principalement comme aliment dans l'élevage. Mais cet usage est limité en raison des substances amères contenues, " explique Andreas Fetzer, scientifique à l'Institut Fraunhofer de génie des procédés et de l'emballage IVV à Freising. En raison de leurs propriétés fonctionnelles, comme la capacité à former des mousses, gels et films, et leur capacité à retenir l'eau, les fractions protéiques du tourteau de colza ont un potentiel énorme pour un large éventail d'applications techniques. Ils sont idéaux comme additifs pour les peintures, vernis, adhésifs, lubrifiants, matériaux de construction, détergents et polymères. « Les protéines végétales ouvrent la porte au développement de nouvelles, durable, des produits biosourcés aux propriétés améliorées, " explique Fetzer. Et cela réduit également notre dépendance aux ressources fossiles et fait avancer une production respectueuse du climat.

Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour l'ingénierie des procédés et l'emballage IVV ont été chargés d'étudier comment isoler les protéines du tourteau de colza et du tourteau de colza et de développer les processus nécessaires. Ils étaient également en charge de la modification et de la pré-formulation des protéines afin qu'elles puissent être livrées aux partenaires de développement pour des tests soit sous forme de poudres séchées, soit en solution liquide. Les propriétés technofonctionnelles telles que la solubilité, comportement moussant et émulsionnant, ainsi que les propriétés filmogènes ont également été analysés. Outre l'Institut Fraunhofer de génie des procédés et de l'emballage IVV, ANiMOX GmbH et Naturstoff-Technik GmbH (2014-2017) se sont également vu confier la fabrication et le raffinage de la protéine.

Liants alternatifs dans les peintures et vernis

Les propriétés filmogènes en particulier ont donné des résultats de test convaincants :« Lors du séchage des protéines dissoutes dans l'eau, auquel a été ajouté un plastifiant biosourcé, dans une boîte de Pétri, l'eau s'évapore et les protéines se réticulent pour former un film stable. Ainsi, les protéines conviennent principalement comme liants alternatifs dans les peintures et les vernis, les lasures à bois ou les revêtements de parquet qui contiennent généralement des matières premières à base de pétrole. Acrylates, par exemple, peut être remplacé par des préparations protéinées, " explique Fetzer. De plus, les protéines montrent la capacité de lier efficacement les colorants ou d'agir comme des barrières. Cela a montré un avantage supplémentaire du revêtement à base de protéines, en particulier dans le secteur du bois :les colorants ont été efficacement empêchés de « dégorger » du bois.

Fetzer et ses collègues ont réussi à récupérer quatre types de protéines grâce à quatre processus distincts. "Nous déshuilons, broyer et dissoudre le tourteau de colza dans l'eau. Le mélange est ensuite centrifugé pour séparer les solides des liquides. Après ça, nous raffinons l'extrait aqueux avec les protéines dissoutes, " dit le scientifique décrivant la séquence du processus. Les isolats de protéines récupérés ont souvent une teneur en protéines de plus de 90 pour cent.

Opportunité de créer des innovations de rupture

Le travail de projet à long terme des 18 partenaires au total a produit une série de produits prometteurs, dont certains sont déjà disponibles sous forme de prototypes. Il s'agit notamment des films biodégradables comme matériau d'emballage pour les sachets de détergent, par exemple, ou comme couvertures végétales, ainsi que des panneaux de fibres provenant de résidus de production, et des agents liants modifiés avec des protéines de colza. Mousses isolantes ignifuges pour le bâtiment ou mousses moulées pour l'emballage, protection des fibres et inhibiteurs de transfert de teinture dans les détergents à lessive écologiques, des composants épaississants pour lubrifiants ou des liants pour la lubrification des laques et des additifs dans les agents nettoyants universels pour surfaces en bois complètent la liste des solutions innovantes. "Dans de nombreux cas, nous avons réussi à intégrer les protéines dans les produits et généré des propriétés à valeur ajoutée, " explique le chercheur. Les prochaines étapes visent à optimiser les préparations et à les préparer pour le marché. L'objectif à long terme des partenaires est de remplacer à grande échelle les produits pétrochimiques par des produits biosourcés et de créer de la valeur ajoutée grâce à l'utilisation de protéines végétales.