Lors des festins d’arrière-cour en été, les carapaces de crabe ne sont qu’une barrière entre la faim et la satisfaction. Les habitants du Maryland brisent les enveloppes protectrices des crustacés avec des maillets en bois, sélectionnent la viande savoureuse et jettent les restes de côté.
Mais que se passerait-il si les carapaces de crabe pouvaient avoir un impact plus important, jouant un rôle vital dans l’exploitation des énergies renouvelables et la réduction des émissions qui réchauffent la planète ?
Des chercheurs de l’Université du Maryland changent la façon dont les gens regardent ces exosquelettes minces en étudiant la possibilité de les mettre au travail dans une batterie innovante.
« Les gens n’y avaient jamais pensé auparavant », a déclaré Lin Xu, 31 ans, chercheur postdoctoral au Département de science et d’ingénierie des matériaux de College Park.
Xu et une équipe de chercheurs ont exploré l’utilisation d’un produit chimique provenant de carapaces de crustacés dans une batterie zinc-ion conçue pour stocker de l’énergie renouvelable.
L’automne dernier, travaillant sous la direction de Liangbing Hu, un professeur du Maryland qui a déclaré avoir conçu l’idée, l’équipe a publié ses découvertes sur le chitosane, une substance présente dans une variété de coquillages de fruits de mer, notamment le crabe et le homard.
Depuis leur parution dans une revue scientifique, leurs travaux ont fait tourner les têtes.
« Le document a déjà été cité plus de 20 fois », a déclaré Xu, qui a grandi en Chine et a obtenu son doctorat au Massachusetts Institute of Technology. « C’est très rapide. »
Lui et ses collègues tentent de résoudre le problème de la manière dont l’énergie renouvelable, comme celle générée par l’énergie solaire ou éolienne, peut être stockée.
« C’est comme un réservoir », a déclaré Xu à propos du fonctionnement des batteries, qui conservent essentiellement l’énergie jusqu’à ce qu’elle soit nécessaire.
La nuit, par exemple, les appareils d’une maison pourraient toujours être alimentés par l’énergie du soleil si une batterie reliée à des panneaux solaires sur le toit stockait l’énergie générée pendant la journée. À plus grande échelle, une usine de batteries placée à côté d’une ferme de panneaux solaires pourrait stocker de l’énergie pour alimenter une ville voisine.
« Nous devons encore trouver le matériau pour stocker cette énergie, pour agir comme un réservoir », a déclaré Xu.
Alors que les batteries lithium-ion comme celles qui alimentent les téléphones portables et les véhicules électriques peuvent sembler adaptées à la tâche, Xu a déclaré qu’elles sont chères et que le prix pourrait augmenter à mesure que la demande de lithium, une ressource limitée, augmente.
Il existe également des problèmes de sécurité concernant les batteries lithium-ion, qui peuvent exploser et provoquer des incendies, a déclaré Xueying Zheng, un chercheur qui a travaillé aux côtés de Xu.
« Si nous utilisons une très grande échelle de batteries lithium-ion emballées ensemble … si un pack explose, cela fera exploser toutes les batteries », a déclaré Zheng.
La batterie zinc-ion présente un inconvénient différent : elle n’a pas une longue durée de vie, ne fonctionnant à pleine capacité que quelques jours ou une semaine, a déclaré Xu.
C’est là que les carapaces de crabe fournissent peut-être une solution.
Avec une membrane de gel contenant du chitosane, le produit chimique trouvé dans les coquilles de fruits de mer et prononcé CHI-tuh-sn, une batterie zinc-ion peut durer un an et fonctionner encore à 70 % de sa capacité initiale. Ils sont également beaucoup plus sûrs, a déclaré Zheng.
La batterie créée et étudiée par les chercheurs de l’UMD est de la taille d’une pièce de monnaie, a déclaré Xu, mais pourrait être mise à l’échelle, dans le but d’un coût plus raisonnable par rapport aux alternatives puisque le chitosan abonde dans la nature. La substance a un éventail d’applications allant des biopesticides en agriculture aux bandages qui facilitent la cicatrisation des plaies en médecine, selon Hu.
Dans le laboratoire, le chitosan arrive sous la forme d’une poudre jaune clair qui se transforme en un gel translucide lorsqu’il est dissous dans une solution, selon Hu, qui est le directeur du Center for Materials Innovation de l’UMD et enseigne la science et l’ingénierie des matériaux.
Le chitosane, un glucide, « se trouve le plus abondamment dans les squelettes externes durs des crustacés, y compris les crabes, les homards et les crevettes », a écrit Hu dans un e-mail au Baltimore Sun. Une fois les coquilles lavées et séchées, elles sont « pulvérisées en fines poudres », a-t-il expliqué, puis traitées avec des produits chimiques.
Le laboratoire de Hu a acheté du chitosane à Sigma-Aldrich, une entreprise chimique et des sciences de la vie. Sur son site internet, le chitosane se vend aux alentours de 300 dollars les 250 grammes, soit l’équivalent d’un peu plus d’une demi-livre.
Un porte-parole de Merck, propriétaire de Sigma-Aldrich, a déclaré que la société ne pouvait pas fournir de détails sur la manière dont elle s’approvisionnait en chitosane, car il s’agit d' »informations exclusives ».
« De nombreux chercheurs utilisent nos produits et solutions de manière très intéressante et unique », a déclaré le porte-parole au Sun par e-mail. « Les percées scientifiques, grandes et petites, nous passionnent, d’autant plus qu’elles ont un impact positif sur la vie et la santé pour créer un avenir plus durable. »
Dans le Maryland, un État connu pour ses crabes bleus, certains acteurs de l’industrie de la transformation du crabe ont remarqué la nouvelle utilisation potentielle de leurs restes.
« J’ai été époustouflé quand je l’ai vu pour la première fois, en pensant » N’est-ce pas fou?
Brooks, 71 ans, est président de la Chesapeake Bay Seafood Industries Association et co-dirige également JM Clayton Co., une usine familiale de transformation de crabe et d’huîtres qui opère à Cambridge depuis 1921.
En une seule journée, JM Clayton transforme 80 à 350 boisseaux de crabes, chaque boisseau contenant environ 100 crabes. Les crabes sont triés et cuits à la vapeur avant d’être dépouillés de leur chair dans une « salle de cueillette », a expliqué Brooks.
À partir de là, les coquilles jetées ont connu des destins différents au fil des décennies.
À partir des années 1920, lorsque JM Clayton exploitait une usine de déshydratation à Cambridge, les exosquelettes ont été transformés en une poudre lourde appelée « farine de crabe », a déclaré Brooks.
Le produit était utilisé comme engrais et aliment pour poulets, mais l’équipement était « vieux et primitif », a-t-il dit, et sa famille a fermé l’usine dans les années 1970.
Pendant environ une décennie après cela, les obus sont allés directement à la décharge, « ce qui était malheureux », a déclaré Brooks.
Aujourd’hui, JM Clayton a un contrat pour fournir quotidiennement des coquilles de crabe – via un camion benne – à une ferme du comté de Dorchester, où elles sont utilisées dans le cadre d’un programme d’engrais, a-t-il déclaré.
« C’est une très bonne source de nutriments pour le sol », a déclaré Brooks.
D’autres usines de transformation de la région ont des arrangements similaires, a-t-il déclaré.
AE Phillips & Son, un transformateur de crabe qui vend à Phillips Seafood Restaurants et à d’autres restaurants et distributeurs de fruits de mer locaux, exploite une usine à Fishing Creek qui a déchargé ses carapaces de crabe à un agriculteur pour les utiliser comme engrais depuis 2018.
C’est l’option la plus rentable pour l’usine, qui ne tire aucun profit des coquilles mais dépense probablement moins d’argent qu’elle n’engagerait une entreprise privée d’élimination des déchets, a déclaré Brice Phillips, dont l’arrière-grand-père a créé AE Phillips & Son. il ya un siècle.
« Ce ne sont pas que des déchets normaux; ce sont des déchets qui, si vous ne vous en débarrassez pas rapidement, commencent à pourrir et ça pue vraiment », a déclaré Phillips, 47 ans, qui est vice-président du développement durable chez Phillips. Nourriture.
Mais la transformation par AE Phillips & Son de 60 000 livres de chair de crabe par an dans le Maryland est éclipsée par la production de Phillips Foods en Asie. Là-bas, a déclaré Phillips, quatre usines en Indonésie, une au Vietnam et une autre en Inde traitent ensemble 100 000 livres de chair de crabe chaque semaine.
Phillips a déclaré qu’il ne savait pas ce qu’il advenait des carapaces de crabe après leur cueillette dans ces usines. Mais il a suggéré que l’Asie est un endroit idéal pour l’innovation.
« Quiconque mène cette recherche sur les batteries, s’il doit faire quoi que ce soit avec cela, il va essentiellement installer une usine en Asie pour obtenir les carapaces de crabe », a déclaré Phillips.
En Asie, chaque livre de chair de crabe est accompagnée de quatre livres de « tripes et carapaces », a-t-il noté.
Brooks et Phillips ont tous deux déclaré qu’ils seraient ouverts à une nouvelle utilisation des coquillages.
« Nous avons vu des idées aller et venir, mais de nos jours, avec toute la recherche, la technologie et les esprits créatifs, je veux dire, hé, tout est possible », a déclaré Brooks.
Phillips le considère comme une entreprise commerciale potentiellement fructueuse, d’autant plus qu' »il semble qu’il n’y ait actuellement aucune demande » pour les carapaces de crabe.
« Mon esprit d’entreprise est déjà en train de moudre les engrenages, essayant de trouver la meilleure façon de collecter ces trucs en masse », a-t-il réfléchi. « Comment serait-il traité, où serait-il traité ? Où serait la production de batteries ? »
Il reste encore un long chemin à parcourir pour faire des batteries à base de chitosane une réalité en dehors du laboratoire. Une startup pour commercialiser la nouvelle technologie en est à ses balbutiements, selon Xu.
Si le chitosane s’avère faire partie de la solution – et si les carapaces de crabe transformées localement peuvent être utilisées – c’est probablement quelque chose que les gens de l’État soutiendraient.
« Les habitants du Maryland aiment certainement leurs crabes, et je pense que la plupart des gens aiment les énergies renouvelables », a déclaré Phillips.
Plus d’information:
Liangbing Hu, un électrolyte chitosane-zinc durable pour les batteries zinc métal à haut débit, Matière (2022). DOI : 10.1016/j.matt.2022.07.015. www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00414-3
2023 Le soleil de Baltimore.
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