Cuir, fil et papier durables — de br

Société américaine de chimie

image : Les fibres fongiques peuvent être transformées en fil (à gauche) ou en substitut de cuir (à droite).Voir plus

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SAN DIEGO, 23 mars 2022 — Votre prochain sac à main à la mode pourrait être confectionné à partir de « cuir » fabriqué à partir d'un champignon. Aujourd'hui, les chercheurs décriront comment ils ont exploité cet organisme pour convertir les déchets alimentaires en faux cuir durable, ainsi qu'en produits en papier et en substituts de coton, aux propriétés comparables aux matériaux traditionnels. Ils expliquent que ce cuir fongique prend moins de temps à produire que les substituts existants déjà sur le marché, et, contrairement à certains, est 100% biosourcé.

Les chercheurs présenteront leurs résultats aujourd'hui lors de la réunion de printemps de l'American Chemical Society (ACS). ACS Spring 2022 est une réunion hybride qui se tiendra virtuellement et en personne du 20 au 24 mars, avec un accès à la demande disponible du 21 mars au 8 avril. La réunion propose plus de 12 000 présentations sur un large éventail de sujets scientifiques.

Le coton est rare et, comme les textiles et le cuir à base de pétrole, sa production est associée à des préoccupations environnementales. Pendant ce temps, beaucoup de nourriture est gaspillée. Akram Zamani, Ph.D., a entrepris de résoudre ces problèmes apparemment sans rapport avec de nouveaux matériaux biosourcés et durables dérivés de champignons. "Nous espérons qu'ils pourront remplacer le coton ou les fibres synthétiques et le cuir animal, qui peuvent avoir des aspects environnementaux et éthiques négatifs", explique Zamani, chercheur principal du projet. "Lors du développement de notre procédé, nous avons pris soin de ne pas utiliser de produits chimiques toxiques ou quoi que ce soit qui pourrait nuire à l'environnement."

Tout comme les humains, les champignons ont besoin de manger. Pour nourrir les organismes, l'équipe a collecté du pain de supermarché invendu, qu'ils ont séché et broyé en chapelure. Les chercheurs ont mélangé la chapelure avec de l'eau dans un réacteur à l'échelle pilote et ont ajouté des spores de Rhizopus delemar, que l'on trouve généralement sur les aliments en décomposition. Lorsque ce champignon se nourrissait du pain, il produisait des fibres naturelles microscopiques composées de chitine et de chitosane qui s'accumulaient dans ses parois cellulaires. Après deux jours, les scientifiques ont collecté les cellules et éliminé les lipides, protéines et autres sous-produits qui pourraient être utilisés dans l'alimentation humaine ou animale. Le résidu gélatineux restant constitué des parois cellulaires fibreuses a ensuite été filé en fil, qui pourrait être utilisé dans les sutures ou les textiles cicatrisants et peut-être dans les vêtements.

Alternativement, la suspension de cellules fongiques a été disposée à plat et séchée pour fabriquer des matériaux ressemblant à du papier ou du cuir. Les premiers prototypes de cuir fongique produits par l'équipe étaient minces et pas assez flexibles, explique Zamani, qui est à l'Université de Borås en Suède. Maintenant, le groupe travaille sur des versions plus épaisses composées de plusieurs couches pour imiter plus fidèlement le vrai cuir animal. Ces composites comprennent des couches traitées avec des tanins dérivés d'arbres - qui donnent de la douceur à la structure - combinées à des couches traitées aux alcalis qui lui donnent de la force. La flexibilité, la résistance et la brillance ont également été améliorées par un traitement avec du glycérol et un liant biosourcé. "Nos tests récents montrent que le cuir fongique a des propriétés mécaniques tout à fait comparables au cuir véritable", déclare Zamani. Par exemple, la relation entre la densité et le module de Young, qui mesure la rigidité, est similaire pour les deux matériaux.

Alors que d'autres cuirs fongiques ont déjà atteint le marché, peu d'informations sur leur production ont été publiées et leurs propriétés ne correspondent pas encore au vrai cuir, selon Zamani. D'après ce qu'elle peut vérifier, les produits commerciaux sont fabriqués à partir de champignons récoltés ou de champignons cultivés en couche mince sur des déchets alimentaires ou de la sciure de bois en utilisant une fermentation à l'état solide. De telles méthodes nécessitent plusieurs jours ou semaines pour produire suffisamment de matière fongique, note-t-elle, alors que son champignon est immergé dans l'eau et ne prend que quelques jours pour produire la même quantité de matière. Quelques autres chercheurs expérimentent également la culture submergée, mais à une échelle beaucoup plus petite que les efforts de son groupe.

De plus, certains des cuirs fongiques sur le marché contiennent des revêtements ou des couches de renforcement nocifs pour l'environnement en polymères synthétiques dérivés du pétrole, tels que le polyester. Cela contraste avec les produits de l'équipe de l'Université de Borås, qui se composent uniquement de matériaux naturels et seront donc biodégradables, s'attend à Zamani.

Son équipe travaille à affiner davantage leurs produits fongiques. Ils ont également commencé récemment à tester d'autres types de déchets alimentaires, notamment des fruits et des légumes. Un exemple est la masse laissée après le pressage du jus des fruits. "Au lieu d'être jeté, il pourrait être utilisé pour faire pousser des champignons", explique Zamani. "Nous ne nous limitons donc pas au pain, car j'espère qu'il y aura un jour où il n'y aura plus de gaspillage de pain."

Les chercheurs reconnaissent le soutien et le financement de Vinnova. Une vidéo sur les recherches de Zamani est disponible à l'Université de Borås ici.

Une conférence de presse enregistrée sur ce sujet sera publiée le mercredi 23 mars à 10 h, heure de l'Est, sur www.acs.org/acsspring2022briefings .

ACS Spring 2022 sera un événement où la vaccination est obligatoire et le port du masque recommandé pour tous les participants, exposants, vendeurs et membres du personnel de l'ACS qui prévoient de participer en personne à San Diego, en Californie. Pour des informations détaillées sur l'exigence et toutes les mesures de sécurité ACS, veuillez visiter le site Web ACS.

L'American Chemical Society (ACS) est une organisation à but non lucratif agréée par le Congrès américain. La mission d'ACS est de faire progresser l'entreprise de chimie au sens large et ses praticiens au profit de la Terre et de tous ses habitants. La Société est un leader mondial dans la promotion de l'excellence dans l'enseignement des sciences et l'accès aux informations et à la recherche liées à la chimie grâce à ses multiples solutions de recherche, ses revues à comité de lecture, ses conférences scientifiques, ses livres électroniques et son périodique hebdomadaire Chemical & Engineering News. Les revues de l'ACS sont parmi les plus citées, les plus fiables et les plus lues dans la littérature scientifique ; cependant, l'ACS elle-même ne mène pas de recherche chimique. En tant que leader des solutions d'information scientifique, sa division CAS s'associe à des innovateurs mondiaux pour accélérer les percées en conservant, connectant et analysant les connaissances scientifiques mondiales. Les bureaux principaux d'ACS sont situés à Washington, DC, et à Columbus, Ohio.

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Note aux journalistes : Veuillez signaler que cette recherche a été présentée lors d'une réunion de l'American Chemical Society.

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TitreTextiles fongiques durables et matériaux similaires au papier issus des déchets alimentaires

Abstrait La pénurie de coton et les préoccupations environnementales des textiles à base de pétrole ont entraîné une forte demande d'alternatives durables. Dans le même temps, le gaspillage alimentaire entraîne d'énormes pertes économiques et environnementales. Cette recherche présente une nouvelle approche pour la réutilisation des déchets alimentaires grâce à leur bioconversion en matériaux textiles. Le champignon filamenteux Rhizopus delemar a été cultivé sur des déchets alimentaires dans un bioréacteur à pont aérien dans le cadre d'un processus de culture submergé évolutif. La paroi cellulaire du mycélium, contenant de la chitine et du chitosane, a été isolée de la biomasse fongique récoltée et soumise à un processus de filature humide pour aligner les microfibres fongiques et développer des fils monofilaments. Du point de vue de la résistance mécanique, la résistance à la traction et le module de Young les plus élevés étaient de 118 MPa et 6,4 GPa, respectivement. Le traitement des fibres avec du glycérol a entraîné une amélioration significative de la flexibilité des fibres et a entraîné l'allongement à la rupture le plus élevé de 15,8 %. Les monofilaments présentaient des propriétés antibactériennes et une biocompatibilité. De plus, les microfibres fongiques ont été déposées par voie humide pour former des matériaux biocompatibles semblables à du papier avec des résistances à la traction allant jusqu'à 71 MPa et un module de Young allant jusqu'à 3,4 GPa. De plus, un processus de tannage a été effectué sur des microfibres fongiques et des matériaux ressemblant à du cuir ont été préparés par pose humide et post-traitements. Le cuir fongique présentait un comportement de module de Young par rapport à la densité similaire à celui des cuirs naturels.

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