Un remplacement possible du plastique pourrait conduire à des matériaux plus résistants et plus respectueux de l'environnement pour un usage quotidien
Elle pourrait devenir votre prochaine bouteille d'eau jetable, et bien plus encore
Dans un monde envahi par les déchets Plastiques, qui causent des problèmes environnementaux indicibles, Maksud Rahman, professeur adjoint de génie mécanique et aérospatial à l'université de Houston, a mis au point un moyen de transformer la cellulose bactérienne - un matériau biodégradable - en un matériau multifonctionnel susceptible de remplacer le plastique.
Maksud Rahman, professeur adjoint de génie mécanique et aérospatial à l'université de Houston, a mis au point un moyen de transformer la cellulose bactérienne - un matériau biodégradable - en un matériau multifonctionnel susceptible de remplacer le plastique.
University of Houston
Oui, ce matériau pourrait devenir votre prochaine bouteille d'eau jetable, et bien d'autres choses encore, comme des matériaux d'emballage ou même des pansements, tous fabriqués à partir de l'un des biopolymères abondants et biodégradables de la Terre : la cellulose bactérienne.
"Nous envisageons que ces feuilles de cellulose bactérienne solides, multifonctionnelles et écologiques deviennent omniprésentes, remplacent les plastiques dans diverses industries et contribuent à atténuer les dommages causés à l'environnement", a déclaré M. Rahman, qui présente ses travaux dans la revue Nature Communications.
"Nous présentons une stratégie ascendante simple, en une seule étape et évolutive pour biosynthétiser des feuilles de cellulose bactérienne robustes avec des nanofibrilles alignées et des feuilles hybrides multifonctionnelles à base de cellulose bactérienne en utilisant les forces de cisaillement de l'écoulement des fluides dans un dispositif de culture rotatif. Les feuilles de cellulose bactérienne ainsi obtenues présentent une grande résistance à la traction, une grande flexibilité, une capacité de pliage, une transparence optique et une stabilité mécanique à long terme", a déclaré M. Rahman. M.A.S.R. Saadi, doctorant à l'université de Rice, est le premier auteur de l'étude et Shyam Bhakta, chercheur postdoctoral en biosciences à Rice, a contribué à la mise en œuvre biologique.
L'inquiétude croissante concernant les effets nocifs des matériaux non dégradables à base de pétrole sur l'environnement a intensifié la demande d'alternatives durables, telles que les matériaux naturels ou les biomatériaux. La cellulose bactérienne est apparue comme un biomatériau potentiel naturellement abondant, biodégradable et biocompatible.
Pour renforcer la cellulose et créer davantage de fonctionnalités, l'équipe a incorporé des nanofeuillets de nitrure de bore dans le liquide qui nourrit les bactéries et a fabriqué des nanofeuillets hybrides de cellulose bactérienne et de nitrure de bore présentant des propriétés mécaniques (résistance à la traction jusqu'à ~ 553 MPa) et thermiques (taux de dissipation de la chaleur trois fois supérieur à celui des échantillons) encore plus performantes.
"Cette approche de biofabrication évolutive et en une seule étape, qui permet d'obtenir des feuilles de cellulose bactérienne alignées, solides et multifonctionnelles, ouvrirait la voie à des applications dans les domaines des matériaux structurels, de la gestion thermique, de l'emballage, des textiles, de l'électronique verte et du stockage de l'énergie", a déclaré M. Rahman. "Nous guidons essentiellement les bactéries pour qu'elles se comportent de manière ciblée. Plutôt que de se déplacer au hasard, nous dirigeons leur mouvement, de sorte qu'elles produisent de la cellulose de manière organisée. Ce comportement contrôlé, associé à notre méthode de biosynthèse flexible avec différents nanomatériaux, nous permet d'obtenir simultanément un alignement structurel et des propriétés multifonctionnelles du matériau."
Et par mouvement, Rahman veut dire rotation, en présentant un dispositif de culture rotatif conçu sur mesure où les bactéries productrices de cellulose sont cultivées dans un incubateur cylindrique perméable à l'oxygène continuellement tourné à l'aide d'un arbre central pour produire un flux de fluide directionnel. Ce flux permet aux bactéries de se déplacer de manière cohérente dans la direction voulue.
"Cela améliore considérablement l'alignement des nanofibrilles dans les feuilles de cellulose bactérienne en vrac", a déclaré M. Rahman. "Ce travail est un exemple de science interdisciplinaire à l'intersection de la science des matériaux, de la biologie et de la nano-ingénierie.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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