Des chercheurs utilisent un champignon pour créer des emballages alimentaires sans plastique
Le mycélium rend les emballages résistants à l'eau et à l'huile comme le plastique
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En entrant dans n'importe quel magasin d'alimentation, vous trouverez, allée après allée, des aliments emballés dans une multitude de plastiques différents. Ces dernières années, les inquiétudes concernant les produits chimiques et le plastique dans les emballages alimentaires se sont accrues. Une étude récente a révélé que plus d'un quart des 16 000 produits chimiques utilisés dans la fabrication du plastique présentent des risques pour la santé humaine. Les consommateurs veulent des alternatives sans perdre la commodité du plastique.
Une goutte d'eau est déposée sur des nanofibrilles de cellulose recouvertes de mycélium et utilisées pour fabriquer des emballages sans plastique. Cela fait partie d'un test visant à déterminer dans quelle mesure une surface de nanofibrilles résiste à l'eau en laboratoire.
Photo courtesy of the Howell Biointerface Lab.
Des chercheurs de l'université du Maine se sont tournés vers la nature pour trouver une solution. Ils ont créé un nouveau matériau d'emballage alimentaire résistant à l'eau et à l'huile, composé de mycélium de champignons et de nanofibrilles de cellulose (CNF) de bois, qui se décompose facilement une fois sa fonction remplie.
Le mycélium est le système racinaire des champignons qui se cache sous des structures plus visibles comme les champignons. Il crée des réseaux qui peuvent mesurer des kilomètres ou des millimètres. Leur particularité en matière d'emballage réside dans leur capacité à résister à l'eau. Les matériaux fabriqués à partir de mycélium sont de plus en plus populaires, servant de matériaux divers allant du cuir aux briques.
"Les plastiques sont très efficaces, mais il en va de même pour les produits chimiques et le plomb contenus dans les peintures et l'essence", explique Caitlin Howell, professeur agrégé de bio-ingénierie à l'UMaine. "Il nous faut parfois un certain temps pour comprendre les effets à long terme des choses que nous inventons, mais ce qui est bien, c'est que lorsque nous y parvenons, nous pouvons changer. Ce qui est bien avec les champignons, c'est que nous les mangeons déjà, donc nous savons qu'ils seront sans danger pour nous à long terme.
Les chercheurs de l'UMaine s'intéressent depuis longtemps aux matériaux CNF pour leur résistance aux huiles et leurs caractéristiques biodégradables. Le CNF est un type de cellulose, un polymère naturel dérivé des plantes, qui, grâce à différents processus, peut être utilisé pour une gamme de plus en plus large d'applications.
Le nouveau matériau associe le CNF à un revêtement de mycélium pour tirer parti des avantages de la résistance à l'eau et de la résistance à l'huile, ce qui en fait un substitut parfait aux emballages alimentaires en plastique.
"La nature a des solutions et, en tant qu'êtres humains, nous pouvons examiner ces solutions et nous y adapter pour mieux les intégrer à notre écosystème, nous ne sommes pas obligés de choisir le plastique", a déclaré Howell.
Lorsque les chercheurs donnent au mycélium un matériau sur lequel se développer, en l'occurrence les CNF, il essaie naturellement de croître et de s'insérer dans les interstices. "En fait, nous essayons d'imiter ce dont ils ont besoin dans la nature", explique Sandro Zier, candidat au doctorat en génie chimique dans le laboratoire de Howell, qui a dirigé la recherche.
Le champignon utilisé pour le revêtement du mycélium est cultivé à l'avance, puis mélangé à un mélange de nutriments supplémentaires pour l'aider à se développer. Les CNF sont ajoutés à ce mélange. Le mélange garantit que les hyphes, les petits filaments ramifiés qui constituent la structure d'un champignon, commencent par être petits et se développent uniformément. Le bouillon d'extrait de malt alimente la croissance du champignon. Les CNF ont une double fonction : ils servent de nourriture au mycélium et ajoutent leurs propres propriétés de barrière résistante aux graisses.
Une fois que le revêtement a poussé et qu'il est séché, il a une épaisseur d'environ 20 à 25 microns, soit un quart de l'épaisseur d'un cheveu humain. Le même processus peut être utilisé pour appliquer ce revêtement sur un matériau comme le papier, ou pour créer un film composé uniquement de CNF et de mycélium, qui est légèrement flou d'un côté et qui ressemble à du plastique de l'autre.
Pour ce projet, les chercheurs ont choisi le champignon Trametes versicolor, ou champignon queue de dinde, qui pousse dans les arbres en décomposition à l'état sauvage. Cela signifie que le mycélium peut utiliser des CNF dérivés du bois pour sa propre croissance. Des champignons similaires ont été utilisés pour lier des panneaux de particules, par exemple. L'un des principaux objectifs de l'étude était d'accélérer le processus de revêtement.
"Traditionnellement, lorsque vous cultivez des matériaux à base de mycélium, il vous faut des semaines pour obtenir quelque chose d'utilisable", a déclaré Howell. Zier et l'équipe de recherche ont réussi à réduire ce processus de plusieurs semaines à trois jours. Ils continuent d'affiner le processus afin de pouvoir étendre leur travail.
L'amélioration de l'échelle de production permet de réduire le coût déjà faible de cet emballage. En adaptant la méthode d'enduction à des machines industrielles courantes, on pourrait faire passer le processus de centimètres carrés par heure à des mètres carrés par heure. M. Zier collabore avec une équipe de chercheurs de premier cycle pour mettre au point une méthode utilisant un système de rouleau à rouleau qui permettrait d'augmenter l'échelle et de rapprocher la recherche de la commercialisation.
Les succès remportés par l'équipe dans l'utilisation de champignons pour fabriquer des matériaux plus durables alimentent son enthousiasme pour cette recherche.
"Peut-être que nous n'avons pas besoin que le champignon pousse à travers tout", a déclaré Howell. "Peut-être pouvons-nous simplement l'utiliser en couche supérieure. Je pense que cela ouvre un grand nombre de nouvelles voies pour la création de matériaux durables".
Les nouveaux matériaux durables sont d'autant plus importants que la nécessité de s'éloigner du plastique se fait de plus en plus sentir chaque année, en raison des risques potentiels pour la santé des microplastiques et des 19 à 23 millions de tonnes de plastique qui se déversent chaque année dans les rivières, les lacs et les océans, selon les Nations unies.
"Tout le monde contribue ici à fabriquer des matériaux plus respectueux de la nature qu'auparavant", a déclaré M. Zier. "C'est une grande motivation pour moi. Si je vais dans l'océan, je vois du plastique. Si je veux que mes enfants aillent dans l'océan, ils ne devraient plus en voir."
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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