Le polyamide est résistant et flexible, ce qui lui permet d’être tordu et plié sans se casser. Crédit : Lorenz Manker/EPFL
Dans la société industrielle en évolution rapide d’aujourd’hui, la recherche de matériaux respectueux de l’environnement est plus urgente que jamais. Les plastiques, qui font partie intégrante de la vie quotidienne, présentent des problèmes environnementaux majeurs, principalement en raison de leur origine fossile et de leur élimination problématique.
Aujourd’hui, une étude menée par l’équipe de Jeremy Luterbacher à l’EPFL dévoile une approche pionnière pour produire des plastiques hautes performances à partir de ressources renouvelables. La recherche, publiée dans Durabilité de la natureintroduit une nouvelle méthode de création de polyamides – une classe de plastiques connus pour leur résistance et leur durabilité, dont les plus célèbres sont les nylons – en utilisant un noyau de sucre issu de déchets agricoles.
La nouvelle méthode exploite une ressource renouvelable et réalise également cette transformation de manière efficace et avec un impact environnemental minimal.
Extrusion très précise de filament d’impression 3D. Crédit : Lorenz Manker/EPFL
Avantages environnementaux et efficacité
« Les plastiques typiques à base de fossiles ont besoin de groupes aromatiques pour donner de la rigidité à leurs plastiques – cela leur confère des propriétés de performance telles que la dureté, la solidité et la résistance aux températures élevées », explique Luterbacher. « Ici, nous obtenons des résultats similaires mais utilisons une structure de sucre, omniprésente dans la nature et généralement totalement non toxique, pour offrir des propriétés de rigidité et de performance. »
Lorenz Manker, l’auteur principal de l’étude, et ses collègues ont développé un procédé sans catalyseur pour convertir le xylose de diméthylglyoxylate, un glucide stabilisé fabriqué directement à partir de la biomasse telle que le bois ou les épis de maïs, en polyamides de haute qualité. Le processus atteint un résultat impressionnant atome efficacité de 97 %, ce qui signifie que presque toute la matière première est utilisée dans le produit final, ce qui réduit considérablement les déchets.
Les fibres polyamide teintes et naturelles après extrusion. Crédit : Lorenz Manker/EPFL
Les polyamides d’origine biologique présentent des propriétés qui peuvent rivaliser avec leurs homologues fossiles, offrant ainsi une alternative prometteuse pour diverses applications. De plus, les matériaux ont démontré une résilience significative grâce à de multiples cycles de recyclage mécanique, conservant ainsi leur intégrité et leurs performances, ce qui constitue un facteur crucial pour la gestion du cycle de vie des matériaux durables.
Les applications potentielles de ces polyamides innovants sont vastes, allant des pièces automobiles aux biens de consommation, le tout avec une empreinte carbone considérablement réduite. L’analyse technico-économique et l’évaluation du cycle de vie de l’équipe suggèrent que ces matériaux pourraient avoir un prix compétitif par rapport aux polyamides traditionnels, y compris les nylons (par exemple le nylon 66), avec une réduction du potentiel de réchauffement climatique allant jusqu’à 75 %.
Financement : Fonds national suisse (FNS), NCCR Catalysis, bourse Marie Sklodowska-Curie, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Industrial Strategy Challenge Fund (ISCF) Smart Sustainable Plastic Packaging, Sustainable Materials Innovation Hub.
La production de ces matériaux est désormais intensifiée par la spin-off de l’EPFL, Bloom Biorenewables, afin de les commercialiser.
