Ce n'est probablement pas la première chose à laquelle vous pensez quand vous voyez de la bouse d'éléphant, mais ce matériau s'avère être une excellente source de cellulose pour la fabrication du papier dans les pays où les arbres sont rares, rapportent les scientifiques. Et dans les régions avec beaucoup d'animaux de ferme comme les vaches, Le recyclage du fumier en produits de papier pourrait être une méthode peu coûteuse et respectueuse de l'environnement pour se débarrasser de ces déchets agricoles omniprésents.

Les chercheurs présentent leurs résultats aujourd'hui lors de la 255e réunion et exposition nationale de l'American Chemical Society (ACS).

L'idée du projet a germé en Crète, où Alexandre Bismarck, Doctorat., remarqua des chèvres en train de grignoter de l'herbe sèche en été dans le petit village où il passait ses vacances. "J'ai réalisé que ce qui sort au final est de la matière végétale partiellement digérée, donc il doit y avoir de la cellulose dedans, " se souvient-il.

"Les animaux mangent de la biomasse de qualité inférieure contenant de la cellulose, le mâcher et l'exposer aux enzymes et à l'acide dans leur estomac, puis produire du fumier. Selon l'animal, jusqu'à 40 pour cent de ce fumier est de la cellulose, qui est alors facilement accessible, " dit Bismarck. Alors, beaucoup moins d'énergie et moins de traitements chimiques devraient être nécessaires pour transformer ce matériau partiellement digéré en nanofibres de cellulose, par rapport au départ avec du bois brut, conjectura-t-il.

Après avoir travaillé avec du fumier de chèvre, Bismarck, qui est à l'Université de Vienne, L'Autriche, son post-doctorant Andreas Mautner, Doctorat., et les étudiants diplômés Nurul Ain Kamal et Kathrin Weiland sont passés au fumier de chevaux, des vaches et éventuellement des éléphants. L'approvisionnement en matière première est important :les parcs en Afrique qui abritent des centaines d'éléphants produisent des tonnes de crottin chaque jour, et d'énormes fermes de bétail aux États-Unis et en Europe produisent des montagnes de fumier, selon Mautner.

Les chercheurs traitent le fumier avec une solution d'hydroxyde de sodium. Cela élimine partiellement la lignine - qui peut être utilisée plus tard comme engrais ou carburant - ainsi que d'autres impuretés, y compris les protéines et les cellules mortes. Pour éliminer complètement la lignine et produire de la pâte blanche pour la fabrication du papier, le matériau doit être blanchi avec de l'hypochlorite de sodium. La cellulose purifiée nécessite peu ou pas de broyage pour la décomposer en nanofibres en vue de son utilisation dans le papier, contrairement aux méthodes conventionnelles.

"Il faut beaucoup d'énergie pour broyer le bois pour en faire de la nanocellulose, " dit Mautner. Mais avec le fumier comme matière de départ, "vous pouvez réduire le nombre d'étapes que vous devez effectuer, simplement parce que l'animal a déjà mâché la plante et l'a attaquée avec de l'acide et des enzymes. Vous produisez à moindre coût une nanocellulose qui a des propriétés identiques voire meilleures que la nanocellulose de bois, avec une consommation énergétique et chimique moindre, " il dit.

Le nanopapier dérivé du fumier pourrait être utilisé dans de nombreuses applications, y compris comme renfort de composites polymères ou de filtres permettant de nettoyer les eaux usées avant leur rejet dans l'environnement, dit Bismarck. Son équipe travaille avec un consortium industriel pour explorer davantage ces possibilités. Le nanopapier pourrait aussi être utilisé pour écrire dessus, il dit.

Les chercheurs étudient également si le processus peut être rendu encore plus durable, en produisant d'abord du biogaz à partir du fumier puis en extrayant les fibres de cellulose des résidus. Biogaz, qui est principalement du méthane et du dioxyde de carbone, peut ensuite être utilisé comme combustible pour produire de l'électricité ou de la chaleur.