Des chercheurs ont mis au point une nouvelle technique qui pourrait un jour permettre d’imprimer du bois en 3D à partir de matière végétale.
L’abattage des arbres et la transformation du bois ne sont pas les moyens les plus efficaces et les plus écologiques de fabriquer des meubles ou des matériaux de construction. Des scientifiques du MIT ont réalisé une percée dans un processus qui pourrait un jour nous permettre d’imprimer en 3D et de faire pousser du bois directement sous la forme de meubles ou d’autres objets.
Le bois est peut-être une ressource renouvelable, mais nous l’utilisons beaucoup plus vite que nous ne le reconstituons. La déforestation a un impact considérable sur la faune et la flore et exacerbe les effets du changement climatique. Comme notre appétit pour les produits en bois ne changera probablement pas, nos méthodes pour les obtenir devront évoluer.
Ces dernières années, les chercheurs se sont tournés vers la culture du bois en laboratoire. Il ne s’agit pas d’arbres, mais du bois lui-même, un peu comme les travaux en cours visant à cultiver des cellules animales pour produire de la viande en laboratoire, plutôt que d’élever des animaux vivants et de les abattre. Aujourd’hui, une équipe de scientifiques du MIT a mis au point une nouvelle technique permettant de cultiver en laboratoire un matériau végétal semblable au bois, ce qui permet d’ajuster facilement des propriétés telles que le poids et la résistance, selon les besoins.
« L’idée est de pouvoir cultiver ces matériaux végétaux en leur donnant exactement la forme dont on a besoin, sans avoir à procéder à une fabrication soustractive après coup, ce qui réduit la quantité d’énergie et de déchets », explique Ashley Beckwith, auteur principal de l’étude. « Il y a beaucoup de potentiel pour étendre cela et faire croître des structures tridimensionnelles ».
Tout d’abord, l’équipe a isolé des cellules de feuilles de plantes connues sous le nom de Zinnia elegans. Ensuite, ces cellules ont été cultivées dans un milieu liquide pendant deux jours avant d’être transférées dans un milieu plus épais, à base de gel. Ce milieu contenait des nutriments et deux hormones végétales différentes, dont les niveaux pouvaient être ajustés pour régler les propriétés physiques et mécaniques du matériau.
Ensuite, l’équipe a imprimé en 3D ce gel chargé de cellules pour lui donner une forme spécifique, de la même manière que l’on imprime en 3D un objet en plastique. Après trois mois d’incubation dans l’obscurité, le matériau est déshydraté et le résultat final est un objet personnalisé fait de matière végétale ressemblant à du bois. Dans un test, par exemple, l’équipe a façonné le matériau en un modèle d’arbre.
Diagramme illustrant comment les cellules végétales peuvent être cultivées et imprimées en 3D dans des formes personnalisées, avec différentes forces basées sur différents niveaux d’hormones ajoutées.
L’équipe a expérimenté différents niveaux d’hormones et a constaté que des niveaux plus faibles conduisaient à un matériau de plus faible densité, avec des cellules arrondies et ouvertes. En revanche, des niveaux plus élevés ont permis de créer des structures plus petites, plus denses et plus rigides, grâce à la croissance accrue de la lignine, un polymère organique. Cette différence pourrait être utilisée pour fabriquer des produits plus souples et plus légers, ou plus forts et plus rigides, selon les besoins.
En fin de compte, l’objectif est de développer la technologie au point que les objets en bois puissent être essentiellement imprimés en 3D et cultivés, plutôt que coupés, façonnés et assemblés à partir de plus gros morceaux de bois obtenus par l’abattage des arbres. Le processus pourrait commencer par de petits objets en bois tels que des chevilles ou des pièces décoratives, avant de passer éventuellement à des meubles ou à des planches pour la construction.
Selon l’équipe, la prochaine étape consistera à déterminer comment appliquer la méthode à d’autres plantes. Le zinnia ne produit pas de bois, mais l’adaptation du processus à une plante comme le pin pourrait constituer une avancée majeure.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702122000451
