Une préparation respectueuse de l’environnement du matériel végétal du pin pourrait remplacer les produits chimiques à base de pétrole dans les mousses en polyuréthane.
L’innovation pourrait conduire à des versions plus respectueuses de l’environnement des mousses utilisées de manière omniprésente dans des produits tels que des éponges de cuisine, des coussins de mousse, des revêtements, des adhésifs, des emballages et de l’isolation. Le marché mondial du polyuréthane a totalisé plus de 75 milliards de dollars en 2022.
Une équipe de recherche dirigée par l’université de l’État de Washington a utilisé une préparation respectueuse de l’environnement de la lignine comme substitut à 20% des produits chimiques à base de combustibles fossiles dans la mousse. La mousse bio-basée était aussi forte et flexible que la mousse de polyuréthane typique. Ils rendent compte de leur travail dans le journal, ACS Chemistry et ingénierie durable.
“C’est tout à fait nouveau en termes de matériel que nous générons et du processus que nous avons”, a déclaré Xiao Zhang, auteur correspondant sur le journal et professeur dans le Gene et Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioensineering. “Notre lignine extraite propose une nouvelle classe de blocs de construction renouvelables pour le développement de produits à valeur ajoutée en bio.”
Les matériaux plastiques à base de pétrole sont un problème de déchets croissant. Ils mettent des siècles à tomber en panne, mais ils sont coûteux et difficiles à recycler, produisant le plus souvent un produit de deuxième génération inférieur. Parce qu’il coûte plus cher à recycler que pour générer un nouveau plastique, le taux de recyclage des plastiques est toujours resté inférieur à 20%, a déclaré Zhang.
“C’est essentiellement une situation sans gain si vous utilisez des plastiques à base de pétrole”, a-t-il déclaré. “La solution ultime est de les remplacer par des matériaux dérivés naturellement.”
La lignine est la deuxième source de carbone renouvelable la plus abondante, représentant environ 30% du carbone à base de carburant non fossile sur Terre. Il est également notoirement difficile à extraire des plantes. Le matériau est généralement séparé pendant la fabrication du papier et la biorège, mais ces processus contaminent souvent et modifient considérablement ses propriétés chimiques et physiques, diminuant sa valeur. Ainsi, la plupart de la lignine est brûlée pour produire du carburant et de l’électricité, soit utilisée dans les produits à faible valeur, comme pour les additifs de ciment ou comme liant dans l’alimentation animale.
Dans leur travail, les chercheurs ont utilisé un solvant léger et respectueux de l’environnement pour séparer une lignine de haute qualité du pin. Par rapport à d’autres formulations de lignine, leur formulation était homogène avec une bonne stabilité thermique – similaire à la lignine native. L’homogénéité structurelle est importante pour pouvoir produire des produits de grande valeur.
Lorsqu’ils ont testé leur formulation, leur produit était stable et performant aussi bien que les mousses conventionnelles.
“Ce travail démontre que notre formulation de lignine préparée a un grand potentiel pour générer des mousses de polyuréthane flexibles à base de bio”, a déclaré Zhang.
L’intérêt de développer des travaux de mousse flexible à base de lignine (PU) a également été validé par des partenaires industriels. L’équipe de Zhang travaillera désormais avec les partenaires industriels pour optimiser et augmenter la production de mousse de lignine pu.
Le travail a été financé par le Centre de recherche coopérative de l’Université de l’industrie de la National Science Foundation pour les bioplastiques et les biocomposites (CB2), l’Institut national de l’alimentation et l’agriculture de l’USDA et le Bureau de commercialisation de la WSU.
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