Des chercheurs de l’UE étudient comment fabriquer de nouveaux matériaux solides et durables à partir de coquilles de noix difficiles à casser.
Le Dr Notburga Gierlinger, chercheuse autrichienne spécialisée dans l’étude de la structure et de la composition des matières végétales, est particulièrement fascinée par les noix.
Confrontée à une pistache ou à une noix, elle l’ouvrait avec précaution, intriguée par la façon dont la nature pouvait créer des matériaux aussi résistants.
« Les coquilles sont si dures que j’ai toujours peur d’utiliser mes dents au cas où je les endommagerais », a déclaré Gierlinger, professeur agrégé de science des matériaux à l’Université BOKU des ressources naturelles et des sciences de la vie de Vienne, en Autriche.
Une partie du puzzle
L’un des principaux domaines de recherche de Gierlinger consiste à utiliser une technique appelée imagerie Raman pour étudier la distribution de la lignine, de la cellulose et d’autres biomolécules dans les parois cellulaires végétales. L’objectif est de comprendre leurs propriétés mécaniques et leurs fonctions.
Une enquête plus approfondie au cours d’un projet de recherche de cinq ans appelé SCATAPNUT a conduit Gierlinger et son équipe à découvrir que les coquilles de noix comme la pistache et la noix contiennent des cellules de puzzle 3D, des cellules qui ont des structures imbriquées uniques ressemblant à des pièces d’un puzzle. Cela contribue à leur résistance et à leur durabilité inhabituelles.
Intriguée par ses découvertes, Gierlinger poursuit désormais ses recherches dans le cadre d’un projet appelé PUZZLE MATERIALS, qui étudie la manière de fabriquer des matériaux fonctionnels destinés à des applications industrielles à partir de coquilles de pistache et de noix.
La présence de cellules puzzle signifie que les coquilles de noix offrent des propriétés différentes de celles des fibres que l’on trouve couramment dans les plantes comme le chanvre et le bois. Gierlinger et son équipe explorent actuellement quels types de nouveaux matériaux pourraient être créés à partir de coquilles de noix, ainsi que les meilleures façons de les utiliser.
Les caractéristiques spécifiques des cellules puzzle les rendent particulièrement intéressantes pour la transformation en bioplastique biodégradable.
Devenir fou pour la durabilité
En 2020, l’UE a adopté un nouveau plan d’action pour l’économie circulaire dans le cadre du Green Deal européen. Cela inclut un soutien à la conception de nouveaux matériaux réduisant les déchets et la pression sur l’environnement.
La proposition de Gierlinger consisterait à utiliser un déchet actuel, à savoir les coquilles de noix, pour créer de nouveaux matériaux susceptibles de remplacer les plastiques, offrant ainsi un double avantage environnemental.
Alors qu’un Européen moyen génère environ 186,5 kg de déchets d’emballage en 2022, les matériaux réutilisables et compostables sont plus que jamais nécessaires. Gierlinger espère qu’un matériau produit à partir de coquilles de noix pourrait être l’une des nombreuses solutions contribuant à la réduction des déchets plastiques en Europe et dans le monde.
« Je pense que les noyers pourraient devenir plus importants à l’avenir car ce sont des arbres robustes et résilients avec du bon bois et des noix saines », a-t-elle déclaré. « Nous essayons toujours de réfléchir aux produits qui pourraient devenir plus importants dans une société durable. »
Sa proposition s’inscrit également bien dans le cadre volontaire européen « sûr et durable dès la conception », développé pour guider le processus d’innovation pour des produits chimiques et des matériaux plus sûrs et plus durables.
Un processus durable
Gierlinger et son équipe de recherche étudient des moyens de traiter les coquilles jetées de manière à la fois efficace et respectueuse de l’environnement. La première étape consiste à dissoudre les coques de noix dans un solvant pour séparer les cellules et régénérer la lignine.
De la cellulose provenant des déchets de transformation du kombucha ou des bioréacteurs est également ajoutée à la masse résultante en différents volumes, en fonction de la flexibilité souhaitée du produit final. Les chercheurs étudient différentes options de matériaux pour les noix, notamment un produit ressemblant à du cuir et un autre ressemblant davantage à du plastique.
L’objectif est de produire des matériaux à base de noix durables, économes en énergie, économes en ressources et biodégradables avec une faible empreinte carbone et environnementale, spécifiquement conçus pour les secteurs de l’emballage et du textile.
Paraskevi Charalambous, scientifique en biochimie et en matériaux au BOKU, fait partie de l’équipe de recherche travaillant sur ce processus. L’une de ses contributions notables comprend la recherche sur les solvants à très bas point de fusion.
L’intention est de trouver un solvant qui puisse lui-même être recyclé, ce qui, admet Charalambous, a été un défi.
« Il n’a pas été facile de redonner aux produits chimiques que nous utilisons leur forme originelle », a-t-elle déclaré.
Des progrès significatifs ont été réalisés depuis le démarrage du projet en 2023 et les chercheurs ont pu produire plusieurs échantillons, dont un échantillon de portefeuille en cuir de noix.
Le grand avantage du matériau, qu’il soit en cuir ou en plastique, c’est qu’il est recyclable et compostable. En règle générale, les matériaux composites (une combinaison de deux matériaux aux propriétés différentes) sont difficiles à recycler car d’autres produits chimiques sont ajoutés pour ajuster la fonction du matériau.
Le procédé utilisé dans ce cas ne permet pas cela, le produit peut donc être à nouveau dissous et réutilisé. Gierlinger a également déclaré qu’il était possible de composter le matériau si nécessaire, même si elle encourage d’abord la réutilisation et le recyclage.
Après avoir décidé de la meilleure voie à suivre, l’objectif sera alors de mettre en production ces nouveaux matériaux à base de noix.
« La prochaine étape consisterait à essayer de trouver des entreprises intéressées », a déclaré Gierlinger.