Les efforts pour passer des plastiques pétrochimiques aux plastiques renouvelables et biodégradables se sont avérés délicats - le processus de production peut nécessiter des produits chimiques toxiques et est coûteux, et la résistance mécanique et la stabilité à l'eau sont souvent insuffisantes. Mais les chercheurs ont fait une percée, utiliser des sous-produits du bois, qui est prometteur pour la production de bioplastiques plus durables et durables.

Une étude publiée dans Durabilité de la nature , co-écrit par Yuan Yao, professeur assistant d'écologie industrielle et de systèmes durables à la Yale School of the Environment (YSE), décrit le processus de déconstruire la matrice poreuse du bois naturel en une suspension. Les chercheurs disent que le matériau résultant présente une résistance mécanique élevée, stabilité lors de la tenue de liquides, et résistance à la lumière UV. Il peut également être recyclé ou biodégradé en toute sécurité dans le milieu naturel, et a un impact environnemental sur le cycle de vie inférieur à celui des plastiques à base de pétrole et d'autres plastiques biodégradables.

"Il y a beaucoup de gens qui ont essayé de développer ce genre de polymères en plastique, mais les brins mécaniques ne sont pas assez bons pour remplacer les plastiques que nous utilisons actuellement, qui sont fabriqués principalement à partir de combustibles fossiles, " dit Yao. " Nous avons développé un processus de fabrication simple et direct qui génère des plastiques à base de biomasse à partir du bois, mais aussi du plastique qui offre également de bonnes propriétés mécaniques."

Pour créer le mélange de bouillie, les chercheurs ont utilisé une poudre de bois - un résidu de traitement généralement jeté comme déchet dans les scieries - et ont déconstruit le lâche, structure poreuse de la poudre avec un solvant eutectique profond (DES) biodégradable et recyclable. Le mélange obtenu, qui présente un enchevêtrement à l'échelle nanométrique et une liaison hydrogène entre la lignine régénérée et les micro/nanofibrilles de cellulose, a une teneur élevée en solides et une viscosité élevée, qui peut être coulé et roulé sans se casser.

Yao a ensuite mené une évaluation complète du cycle de vie pour tester les impacts environnementaux du bioplastique par rapport aux plastiques communs. Des feuilles de bioplastique ont été enfouies dans le sol, se fracturant au bout de deux semaines et se dégradant complètement au bout de trois mois; en outre, les chercheurs disent que le bioplastique peut être décomposé en suspension par agitation mécanique, ce qui permet également de récupérer et de réutiliser le DES.

"Cette, tome, est ce qui rend vraiment ce plastique bon :il peut être recyclé ou biodégradé, " dit Yao. " Nous avons minimisé tous les matériaux et les déchets qui entrent dans la nature. "

Le bioplastique a de nombreuses applications, dit Liangbing Hu, professeur au Center for Materials Innovation de l'Université du Maryland et co-auteur de l'article. Il peut être moulé en un film qui peut être utilisé dans les sacs et emballages en plastique, l'une des principales utilisations du plastique et la cause de la production de déchets. Hu dit également que parce que le bioplastique peut être moulé sous différentes formes, il a un potentiel d'utilisation dans la fabrication automobile, également.

Un domaine que l'équipe de recherche continue d'étudier est l'impact potentiel sur les forêts si la fabrication de ce bioplastique est augmentée. Bien que le processus utilise actuellement des sous-produits du bois dans la fabrication, les chercheurs disent qu'ils sont parfaitement conscients que la production à grande échelle pourrait nécessiter l'utilisation de quantités massives de bois, qui pourrait avoir des implications de grande envergure sur les forêts, la gestion des terres, écosystèmes et changement climatique, pour n'en nommer que quelques-uns.

Yao dit que l'équipe de recherche a déjà commencé à travailler avec un écologiste forestier pour créer des modèles de simulation forestière, lier le cycle de croissance des forêts au processus de fabrication. Elle voit également une opportunité de collaborer avec des personnes qui travaillent dans des domaines liés à la forêt à YSE, une commodité peu commune.

"Ce n'est pas souvent qu'un ingénieur peut marcher dans le couloir et parler à un forestier, " dit Yao.