Des chercheurs de l’UC Davis et l’industrie laitière travaillent à transformer les sous-produits du fromage en bioplastiques.
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Ruihong Zhang, professeure émérite de génie biologique et agricole, se tient devant des machines de fermentation, tenant des cuillères et des films fabriqués à partir de bioplastiques créés dans son laboratoire. (Jael Mackendorf/UC Davis)
La Californie produit 2,4 milliards de livres de fromage chaque année, et les restes de la fabrication de votre feta, gouda et cheddar préférés pourraient être la source de plastiques biodégradables compostables comme les emballages, les cuillères et les doublures de gobelets.
Des chercheurs de l’Université de Californie à Davis travaillent avec l’industrie laitière pour transformer ces coproduits ou sous-produits en bioplastiques, et le développement à plus grande échelle de cette technologie pourrait aider l’État à atteindre son objectif de 2032 selon lequel tous les emballages à usage unique doivent être recyclables ou compostables.
« Il y a un fort potentiel », a déclaré Ruihong Zhang, professeur émérite de génie biologique et agricole . « On peut l’utiliser pour fabriquer différents types de plastiques. »
Des bouteilles de perméat de lactosérum avant transformation, avec, à l’arrière-plan, des flacons en polyhydroxyalcanoates (PHA), un plastique biodégradable, ainsi que divers films, cuillères et autres bioplastiques issus d’un projet de recherche pilote. (Jael Mackendorf/UC Davis)
Une solution écologique pour les déchets
Une technologie de fermentation et de traitement à l’échelle pilote, actuellement développée dans le laboratoire de Zhang, pourrait également aider l’industrie à répondre aux attentes des consommateurs en matière d’emballages biodégradables et à fournir d’autres sources de revenus aux agriculteurs.
La California Dairy Research Foundation, le California Dairy Innovation Center, Dairy Management Inc., Hilmar Cheese Company, Inc. et Leprino Foods soutiennent cette recherche, qui intervient à un moment où les consommateurs exigent des produits exempts de combustibles fossiles.
L’industrie cherche également des moyens de trouver davantage d’utilisations pour les sous-produits, a déclaré Véronique Lagrange, directrice générale du California Dairy Innovation Center et du California Milk Advisory Board.
« L’industrie est constamment à la recherche de nouvelles façons de valoriser ce produit. Le travail réalisé par l’UC Davis est donc extrêmement précieux, car il ouvre un nouveau marché pour cet ingrédient », a-t-elle déclaré. « Il s’agit d’optimiser l’utilisation du lait, les revenus des agriculteurs et de répondre simultanément à la demande des consommateurs. »
L’objectif est de réduire les coûts et d’optimiser l’utilité de la technologie afin de permettre son industrialisation et son utilisation commerciale. Le coût de production des plastiques classiques peut atteindre 1 dollar le kilogramme, tandis que celui du plastique biodégradable appelé polyhydroxyalcanoate (PHA), actuellement produit dans le laboratoire de Zhang, est d’environ 6 dollars le kilogramme.
« Nos chercheurs travaillent à réduire les coûts de production afin d’accroître les revenus liés à la commercialisation », a déclaré Xueyao « Kira » Zhang, chercheuse postdoctorale au Département de génie biologique et agricole. « Nous pouvons également résoudre les problèmes de gestion des déchets des fromageries. »
Trouver de nouvelles utilisations à haute valeur
Le projet pilote porte sur le perméat de lactosérum, un sous-produit salin de la fabrication du fromage. Le lactose, ou sucres, contenu dans ce perméat est fermenté par des micro-organismes halophiles. Les polymères sont ensuite extraits de ces micro-organismes et purifiés, ce qui permet d’obtenir une poudre de PHA, un plastique biodégradable, a expliqué Zhang.
La chercheuse postdoctorale Xueyao « Kira » Zhang inspecte des cuves de fermentation dans le cadre de ses recherches sur la transformation des sous-produits de la fabrication du fromage en plastiques biodégradables. (Jael Mackendorf/UC Davis)
Cette poudre de PHA peut être transformée en films minces ou en objets solides.
Bien que certains transformateurs récupèrent environ les deux tiers du lactose pour l’utiliser dans les préparations pour nourrissons, les comprimés pharmaceutiques et d’autres produits, le reste est généralement vendu sur les marchés de l’alimentation animale, qui ont une valeur moindre, a déclaré Alex Hobby, ancien élève de l’UC Davis et responsable technique de la récupération de l’eau chez Hilmar.
Hobby a réalisé sa thèse sur la valorisation des sous-produits fromagers par la production de bioplastiques au sein du laboratoire de Zhang. À Hilmar, il intervient comme consultant informel sur ces travaux.
« Cette collaboration nous permet de sortir des sentiers battus », a déclaré Hobby. « Quelles autres pistes pourraient ouvrir de nouvelles possibilités pour développer l’industrie laitière sur d’autres marchés ? »
Le Centre régional de recherche de l’Ouest du département de l’Agriculture des États-Unis (USDA) collabore à cette recherche, en mettant à disposition sa centrifugeuse à grande échelle et d’autres équipements pour le traitement des bioplastiques.
Du perméat de lactosérum à l’emballage
Le perméat de lactosérum constitue une excellente matière première pour le procédé de fermentation utilisé, car sa richesse en sucres et en sel permet de s’affranchir de la stérilisation, réduisant ainsi les coûts. De plus, le PHA est biodégradable dans un plus grand nombre d’environnements que les autres bioplastiques courants.
« Il peut être biodégradable dans presque tous les environnements naturels, comme la terre de notre jardin et l’océan », a déclaré Xueyao Zhang.