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PhysiquePost� par Adrien le Jeudi 20/12/2012 � 12:00
Bioplastique: cr�er de nouveaux mat�riaux biosourc�s
bioplastique mat�riaux biosourc�s plastique renouvelable 2 commentaires
Malgr� la croyance populaire, les premiers plastiques produits par l'homme �taient des bioplastiques, c'est-�-dire que leur origine �tait biosourc�e, donc renouvelable. En fait, on utilisait les mat�riaux naturels comme la cellulose du bois pour en faire diff�rents mat�riaux (Un mat�riau est une mati�re d'origine naturelle ou artificielle que l'homme fa�onne pour en faire des objets.). L'ac�tate de cellulose, invent� en 1865, a servi � la base de films en photographie. La cellulose du bois a aussi �t� utilis�e comme composant de certains adh�sifs. "Henry Ford (Henry Ford (30 juillet 1863 � Dearborn, Michigan, �tats-Unis - 1947) est le fondateur de la Ford Motor Company. Il est aussi � l'origine de ce qui est appel� au XXIe si�cle le fordisme,...), ce grand industriel �tatsunien, fabriquait des bioplastiques � partir de l'huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à l'état liquide à température ambiante...) de soja (Le soja, ou soya, est une plante grimpante de la famille des Fabacées, du genre Glycine (à ne pas confondre avec la glycine, Wisteria sp.), proche du haricot, largement cultivée pour ses graines...) en utilisant comme fibre (Une fibre est une formation �l�mentaire, v�g�tale ou animale, d'aspect filamenteux, se pr�sentant g�n�ralement sous forme de faisceaux.) de renfort du chanvre (Le chanvre (Cannabis sativa L.), connu aussi sous son nom latin cannabis, est une espèce de plante annuelle, de la famille des Cannabaceae.) ou du lin, raconte le nouveau directeur du D�partement de g�nie chimique et de g�nie biotechnologique, Michel Huneault. Il fabriquait ainsi des panneaux de composite extr�mement r�sistants pour ses voitures (Une automobile, ou voiture, est un v�hicule terrestre se propulsant lui-m�me � l'aide d'un moteur. Ce v�hicule est con�u pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est �quip�e en cons�quence. C'est un des moyens de...). Les mat�riaux biosourc�s ont �t� abandonn�s pour des polym�res issus du p�trole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de cette énergie fossile est l’un des piliers de l’économie industrielle...) en raison des co�ts inf�rieurs de production."
Apr�s avoir �t� chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) d�signe une personne dont le m�tier consiste � faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le m�tier de chercheur...) durant 17 ans au Conseil national de recherches Canada, Michel Huneault avait envie de renouer avec le monde (Le mot monde peut d�signer :) acad�mique et de prendre contact avec les �tudiants. "La formation est �galement quelque chose de plus concret que la recherche (La recherche scientifique d�signe en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de d�velopper les connaissances scientifiques. Par extension m�tonymique, la recherche scientifique d�signe �galement le cadre...), dit-il. Dans un cours, il faut transmettre une mati�re (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...): il y a un d�but, un milieu et une fin. � la toute fin, les �tudiants passent un examen et c'est en quelque sorte �galement le test du professeur. Parfois, des notions que nous pensions bien assimil�es par des �tudiants ne semblent pas avoir �t� comprises, tandis que d'autres, pour lesquelles nous croyions ne pas avoir transmis suffisamment de donn�es (Dans les technologies de l'information (TI), une donn�e est une description �l�mentaire, souvent cod�e, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un �v�nement,...), ont �t� mieux comprises. La communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- esp�ces) ou la machine (t�l�communications, nouvelles...) constitue en r�alit� le v�ritable d�fi du professeur", explique l'expert en g�nie chimique.
Dipl�m� de l'�cole polytechnique de Montr�al (Montr�al est � la fois r�gion administrative et m�tropole du Qu�bec[2]. Cette grande agglom�ration canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la culture, de la finance et des affaires...), le professeur Huneault a �t� agent de recherche au Conseil national de recherches Canada de 1992 � 2009 et professeur associ� au D�partement de g�nie chimique de l'�cole polytechnique de Montr�al de 2003 � 2009. Il a obtenu en 2007 le prix Morand Lambla d�cern� annuellement par la Polymer Processing Society pour souligner les accomplissements et l'originalit� de la recherche.
M�langer des plastiques pour cr�er une nouvelle familleL'expertise d�velopp�e (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la...) par Michel Huneault dans le domaine des plastiques se situe principalement au niveau du malaxage des plastiques, ou comment m�langer des plastiques ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout »,...) pour former des synergies qui auront des propri�t�s r�pondant aux attentes de certains produits. "Au Conseil national de recherches Canada, les demandes provenaient de secteurs tr�s vari�s comme l'automobile (Une automobile, ou voiture, est un v�hicule terrestre se propulsant lui-m�me � l'aide d'un moteur. Ce v�hicule est con�u pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises,...), les piles � combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant de la...), les mat�riaux d'emballage, ce qui m'a permis de travailler sur un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'applications vari�es", souligne le chercheur.
En 2007, son �quipe de travail a r�ussi la compatibilisation de l'amidon thermoplastique avec le poly(acide lactique) ou PLA, la cl� � la base du d�veloppement de ces mat�riaux. � l'origine, l'amidon et le PLA sont des mat�riaux biosourc�s qui �taient disponibles en grande quantit� (La quantit� est un terme g�n�rique de la m�trologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre mani�re de d�nommer la valeur d’une...) au moment o� les recherches sur cette question ont d�but�.
"Nous avons trouv� une mol�cule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus...) faisant le lien entre les deux phases polym�res qui sont m�lang�es. Il n'y a plus de s�paration (D'une mani�re g�n�rale, le mot s�paration d�signe une action consistant � s�parer quelque chose ou son r�sultat. Plus particuli�rement il est employ� dans plusieurs domaines :) de phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employ� dans plusieurs domaines et principalement en physique :) comme dans le m�lange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation...) huile et eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), par exemple", pr�cise le professeur Huneault, qui ajoute: "La compatibilisation de l'amidon thermoplastique et du PLA a significativement am�lior� tant les propri�t�s m�caniques et optiques que les propri�t�s de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...) de ces nouveaux mat�riaux", dit le chercheur. Les articles scientifiques qu'il a publi�s � ce sujet ont �t� tr�s bien re�us par ses pairs, et ils ont �t� abondamment cit�s par d'autres chercheurs.
La recette du bioplastiquePour faire des bioplastiques, une premi�re voie consiste � modifier chimiquement des polym�res naturels tels l'amidon ou la cellulose. Une seconde ( Seconde est le f�minin de l'adjectif second, qui vient imm�diatement apr�s le premier ou qui s'ajoute � quelque chose de nature identique. La seconde est une unit� de mesure du...) voie est la production de monom�res � partir de sources renouvelables telles l'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) lactique et la polym�risation de ce monom�re afin de fabriquer le PLA. Une troisi�me voie possible est la production de polym�res par synth�se naturelle obtenue au moyen de microorganismes contenus dans un milieu de fermentation (La fermentation est une réaction biochimique de conversion de l'énergie chimique contenue dans une source de carbone (souvent du glucose) en une autre forme d'énergie directement utilisable par la...). Une famille de polyesters appel�e polyhydroxy alcanoate peut �tre produite de cette fa�on en utilisant des glucides ou des lipides comme mati�re premi�re.
Le professeur Huneault travaille depuis quelques ann�es sur la transformation de l'amidon pour en faire de l'amidon thermoplastique. "Pour ce faire, la structure cristalline de l'amidon doit �tre bris�e par un processus thermom�canique et par l'ajout de plastifiants appropri�s, explique-t-il. L'amidon ainsi rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de modélisation 3D comportant à la fois des objets et...) thermoplastique doit ensuite �tre encapsul� dans la matrice polym�re de mani�re � le prot�ger de l'eau. L'ajout de tensioactif (Un tensioactif ou agent de surface est un compos� qui modifie la tension superficielle entre deux surfaces. Les compos�s tensioactifs sont des mol�cules amphiphiles, c'est-�-dire qu'elles pr�sentent deux parties de polarit�...) permet de finement disperser la phase amidon. Si l'op�ration r�ussit, le mat�riau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée...) devient tr�s polyvalent selon la recette choisie, il peut servir tant dans des applications de mat�riaux plus caoutchout�s qu'� des mat�riaux extr�mement rigides", soutient le sp�cialiste.
D'ici 2020, les politiques qu�b�coises en mati�re d'enfouissement sanitaire visent � �liminer la mise sous terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...) contr�l�e de mati�res organiques. Le d�veloppement de bioplastiques compostables r�pond aux besoins de la soci�t� afin de faciliter le compostage (Le compostage peut �tre d�fini comme un proc�d� biologique contr�l� de conversion et de valorisation des mati�res organiques (sous-produits de la biomasse,...) ou la m�thanisation (La m�thanisation, ou digestion ana�robie, est le processus naturel biologique de d�gradation de la mati�re organique en absence d'oxyg�ne. Il se retrouve dans les...) des emballages souill�s qui ne sont pas actuellement recyclables �conomiquement parlant. L'industrie s'adapte � ces nouvelles r�alit�s et offre de plus en plus de choix en termes de mat�riaux compostables performants. Les recherches actuelles se poursuivent en ce sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du vieillissement,...) afin de fournir des voies diff�rentes � la soci�t�. Les co�ts et l'empreinte �cologique (L’empreinte �cologique vise � traduire de mani�re facilement compr�hensible l’impact d’activit�s humaines sur les �cosyst�mes et la plan�te. Elle se mesure g�n�ralement en surface (hectares par individu, ou hectares...) qui y sont associ�s devront �tre d�finis afin que nous soyons bien inform�s pour faire le bon choix.
Une autre grande force (Le mot force peut d�signer un pouvoir m�canique sur les choses, et aussi, m�taphoriquement, un pouvoir de la volont� ou encore une vertu morale � cardinale � �quivalent au courage (cf. les articles � force...) motrice du d�veloppement des bioplastiques est le fait que la biomasse ( En �cologie, la biomasse est la quantit� totale de mati�re (masse) de toutes les esp�ces vivantes pr�sentes dans un milieu naturel donn�. Dans le domaine de l'�nergie, le terme de biomasse regroupe l'ensemble des...) repr�sente une source de mati�re premi�re dont le prix, � long terme, demeure plus stable que celui du p�trole. De plus, comme la production se fait � partir de la biomasse, l'empreinte carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) des bioplastiques est souvent avantageuse par rapport � celle relative � la production des plastiques conventionnels. De plus en plus pris�s, les bioplastiques deviendront donc prochainement un incontournable dans la cha�ne (Le mot cha�ne peut avoir plusieurs significations :) de consommation. Les travaux du professeur Huneault y contribuent d�j� grandement.
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Source: Universit� de Sherbrooke
Illustration: NASA
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