Cylindre imprimé en 3D, fabriqué à partir d’une pâte biologique composée de 50 % de lignine et de 50 % de cellulose

À l’état naturel, la lignine est un polymère organique étroitement réticulé qui joue un rôle important en donnant aux plantes et aux arbres leur rigidité. Mais lorsque ces ressources sont transformées en papier, le processus de fabrication laisse d’énormes quantités de lignine à la casse. Des scientifiques allemands ont mis au point une technologie qui pourrait donner une nouvelle vie au polymère organique, en transformant les déchets en la base d’une pâte biologique adaptée à l’impression 3D.

Plusieurs groupes de recherche ont étudié les moyens de recycler la lignine pour l’utiliser dans d’autres produits, en démontrant des techniques qui permettent de l’utiliser dans la fibre de carbone, le béton plus solide et les piles encore moins chères. Cependant, à l’heure actuelle, la majorité est encore incinérée pour produire de la bioénergie dans le cadre du processus de fabrication du papier, ce qui laisse de nombreuses possibilités de nouvelles méthodes de recyclage et de réutilisation.

« C’est pourquoi nous étudions d’autres possibilités pour mieux utiliser cette matière première à l’avenir », explique le professeur Marie-Pierre Laborie de l’université de Fribourg, qui a dirigé les recherches.

L’équipe expérimentait un matériau de biopâte qui avait été étudié par une autre équipe de recherche dans les années 1980. Ce matériau était constitué de cristaux liquides à base de cellulose, un autre composant clé de la biomasse, et de lignine. Au cours de leurs recherches, les chercheurs ont découvert que les cristaux pouvaient fournir la force de la pâte, tandis que la lignine agissait comme une colle qui maintenait le tout ensemble.

En expérimentant la composition de cette biopâte, les chercheurs ont également découvert qu’ils pouvaient en modifier les caractéristiques, la rendant plus rigide ou plus souple selon l’orientation de la lignine et la proportion des matériaux. Le résultat des travaux des scientifiques a été une pâte biologique visqueuse, composée pour moitié de lignine et pour moitié de cellulose, facile à traiter et qui prend rapidement, ce qui la rend idéale pour les structures légères produites par impression 3D.

Jusqu’à présent, l’équipe a utilisé la lignine des hêtres pour produire sa biopâte, et note que si elle provenait d’autres plantes, les caractéristiques du matériau final pourraient être légèrement différentes. L’une des prochaines étapes de la recherche de l’équipe consiste à étudier comment la lignine, en tant que déchet de l’industrie du papier, peut être incorporée dans le processus.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsabm.0c00661

https://www.pr.uni-freiburg.de/pm-en/press-releases-2020/from-biopaste-to-bioplastic