Les sacs en plastique recyclés font des tissus durables

Le polyéthylène est l'un des plastiques les plus répandus dans le monde, mais on le trouve rarement dans les vêtements car il ne peut ni absorber ni évacuer l'eau. (Imaginez porter un sac en plastique - vous vous sentiriez très mal à l'aise très rapidement.) Cependant, des chercheurs américains ont mis au point un nouveau matériau en polyéthylène qui non seulement "respire" mieux que le coton, le nylon ou le polyester, mais a également une empreinte écologique plus faible en raison de la facilité avec laquelle il peut être fabriqué, teint, nettoyé et utilisé.

L'industrie textile produit environ 62 millions de tonnes de tissu chaque année. Ce faisant, elle consomme d'énormes quantités d'eau, génère des millions de tonnes de déchets et représente 5 à 10 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre, ce qui en fait l'une des industries les plus polluantes au monde. Les étapes ultérieures du cycle d'utilisation du textile contribuent également à l'impact environnemental de l'industrie. Les textiles fabriqués à partir de fibres naturelles telles que la laine, le coton, la soie ou le lin nécessitent des quantités considérables d'énergie et d'eau pour être recyclés, tandis que les textiles colorés ou fabriqués à partir de matériaux composites sont difficilement recyclables.

Des chercheurs dirigés par Svetlana Boriskina du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont entrepris de produire une alternative. Ils ont commencé par faire fondre du polyéthylène basse densité en poudre, puis l'ont extrudé en fines fibres d'environ 18,5 μm de diamètre (mesurées à l'aide de techniques de microscopie électronique à balayage et de tomographie micro-informatique). Ce processus oxyde légèrement la surface du matériau afin qu'il devienne hydrophile, c'est-à-dire qu'il attire les molécules d'eau, sans nécessiter de traitement chimique séparé.

Ensuite, les chercheurs ont fait passer les fibres dans une deuxième extrudeuse, créant un fil composé de faisceaux de plus de 200 fibres PE. Le processus de groupage laisse des espaces entre les fibres individuelles du fil, formant des capillaires à travers lesquels les molécules d'eau peuvent se déplacer et permettant aux bandes de tissu tissées à partir de ce fil d'évacuer l'humidité lorsqu'elles sont plongées dans un liquide. Lorsque les chercheurs ont mesuré le temps qu'il a fallu au liquide pour remonter les bandelettes réactives, ils ont constaté que le nouveau matériau PE était plus rapide que les échantillons de coton, de nylon et de polyester de même taille.

Pour mieux comprendre le processus de mèche et ainsi concevoir des tissus à base de PE plus performants, l'équipe a modélisé la structure interne du fil PE comme un assemblage infini de fibres parallèles identiques avec une section transversale circulaire, étroitement emballées dans une structure périodique. Les fibres de fil sont disposées soit dans un treillis hexagonal soit carré avec le processus de mèche se produisant dans la direction le long du fil. Le modèle a prédit que pour les fibres qui entreraient en contact avec l'eau à un angle de 71,3°, le rayon et la porosité optimaux des fibres dans les deux formes de réseau seraient de 15 à 20 μm et 45 %.

En plus des propriétés prometteuses de transport de l'humidité du nouveau matériau, les chercheurs notent qu'il peut être teint de "mode complètement sèche" en incorporant des particules de couleur - soit des colorants conventionnels, soit des colorants nanoparticulaires inorganiques non conventionnels - dans la poudre de PE avant les étapes de fusion/extrusion. Dans un tel processus, les particules de colorant seraient encapsulées dans les fibres dès le départ, évitant ainsi le recours aux méthodes de teinture traditionnelles qui nécessitent que les tissus soient immergés dans des solutions de produits chimiques agressifs. À la fin de la vie du tissu, les particules de colorant pourraient même être récupérées pour être réutilisées en faisant fondre le matériau et en le centrifugant.

Les membres de l'équipe du MIT affirment que ce processus de coloration à sec contribue à rendre le tissu PE plus respectueux de l'environnement que les textiles conventionnels. Ils ajoutent que le PE a un point de fusion plus bas que les autres matériaux polymères synthétiques, ce qui signifie qu'il peut être filé en fils à des températures plus basses. La synthèse du PE à partir de matières premières libère également moins de gaz à effet de serre et de chaleur perdue que la production de polyester ou la culture du coton. Ce dernier, en particulier, nécessite beaucoup de terres, d'engrais et d'eau.

Le textile porte le rayonnement infrarouge pour rester au frais

Le tissu PE peut également avoir un impact environnemental moindre pendant son utilisation car il est plus facile à laver et à sécher que les autres textiles. "Il ne se salit pas car rien n'y colle", déclare Boriskina. "Vous pouvez laver le polyéthylène à froid pendant 10 minutes, contre laver le coton à chaud pendant une heure." Il peut même être "rafraîchi" en le frottant contre lui-même ou en l'exposant à la lumière UV - un processus qui aide également à maintenir ses propriétés hydrophiles.

Les chercheurs disent qu'ils explorent maintenant des moyens d'incorporer des tissus PE dans des vêtements de sport et des uniformes militaires légers et à refroidissement passif. Les combinaisons spatiales pourraient être une autre possibilité, ajoutent-ils, puisque le PE protège contre les rayonnements nocifs.

Le tissu PE est décrit dans Nature Sustainability.