La cellulose au lieu du pétrole brut : développement de mousses durables
Une équipe de recherche internationale a mis au point des mousses polyvalentes certifiées biodégradables et recyclables
Les mousses ont de nombreuses applications potentielles, par exemple dans les secteurs de l'automobile, de l'électroménager et de l'ingénierie mécanique, ainsi que dans le domaine des loisirs et des sports. Jusqu'à présent, il était courant de produire ces matériaux à partir de pétrole brut, ce qui avait un impact négatif sur leur empreinte écologique. Dans le cadre du projet européen BreadCell, un consortium international a mis au point des mousses à base de cellulose produites selon un processus similaire à celui de la cuisson du pain. Ces mousses sont entièrement biodégradables et recyclables. Deux instituts de l'université de technologie de Graz (TU Graz), l'institut des bioproduits et de la technologie du papier et l'institut de la sécurité des véhicules, ont joué un rôle crucial dans le développement de cette technologie.
De nombreux domaines d'application potentiels
"Il est important de déployer des efforts en matière de développement durable dans le plus grand nombre de domaines possible", explique Stefan Spirk, de l'Institut des bioproduits et de la technologie du papier de l'Université technique de Graz. "La cellulose est d'origine végétale et disponible en grandes quantités. L'objectif est de remplacer les produits à base de pétrole par des produits à base de cellulose, et les mousses développées dans le cadre du projet BreadCell ont un large éventail d'applications potentielles. Les chercheurs ont identifié les domaines d'application suivants, entre autres, comme très appropriés pour les mousses respectueuses de l'environnement : le secteur automobile pour la gestion de l'énergie en cas d'impact, le secteur de la construction comme matériau isolant, et l'industrie du sport pour la fabrication d'équipements sportifs et de semelles de chaussures. Le matériau présente également des avantages potentiels en termes de gestion de l'humidité et d'acoustique.
Conception des fibres et modèles de simulation
Un aspect essentiel du projet consistait à établir des corrélations entre la résistance de la mousse et la conception des fibres à l'aide de modèles de simulation avancés. Afin d'obtenir les données d'entrée nécessaires à ces simulations, le matériau a été caractérisé de manière exhaustive. Pour ce faire, un banc d'essai spécialisé a été utilisé à l'Université technique de Graz pour caractériser le comportement des matériaux soumis à des charges dynamiques et rapides. Sur la base des données et des modèles développés, des mousses de différentes densités et propriétés mécaniques ont été produites et appliquées dans divers démonstrateurs.
Par exemple, les chercheurs ont produit et testé un skateboard, un bodyboard, un casque de vélo et des semelles de chaussures. "Le développement de la mousse a également révélé une propriété intéressante : il a été difficile de maintenir une densité parfaitement homogène sur toute l'épaisseur de la mousse", explique Florian Feist, de l'Institut de la sécurité des véhicules de l'Université technique de Graz. "Mais cette inhomogénéité s'est avérée avantageuse dans une application spécifique : les casques de vélo. Une couche centrale plus souple permet une sorte de cisaillement entre les couches extérieure et intérieure du casque. Cela réduit la charge de rotation sur le cerveau en cas d'impact, ce qui est similaire au principe des systèmes de sécurité modernes tels que le système MIPS."
La première entreprise dérivée du projet produit des semelles de chaussures
Outre l'université Chalmers (coordinatrice du projet) et l'université technique de Graz, trois autres institutions ont participé au projet BreadCell : l'université de Vienne a travaillé sur des constructions en sandwich pour des composants légers, Tecnalia en Espagne a testé la faisabilité d'une mise en œuvre industrielle et BioNanoNet (BNN) à Graz a évalué la biodégradabilité et la performance du cycle de vie. Le projet a également donné naissance à une entreprise dérivée, FOAMO, qui fabrique des semelles légères et amortissantes à partir des mousses développées.
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