Les chercheurs de BOTTLE détermineront si les nouvelles fibres PHA conviennent aux vêtements d’extérieur, faciles à recycler et limitant la pollution microplastique à long terme
Lorsqu’ils sont portés, lavés et séchés, les vêtements tombent, dispersant de minuscules fibres dans les maisons, les sols et les cours d’eau qui peuvent mettre des siècles à se dégrader.
Ces fibres, souvent constituées de polyester et souvent trop petites pour être visibles, constituent une source majeure, bien qu’invisible, de pollution microplastique. Selon certaines estimations, les fibres des vêtements en polyester représentent près de la moitié de tous les microplastiques présents dans l’environnement naturel, exacerbant ainsi un risque croissant pour l’environnement et la santé publique.
Empêcher les vêtements de tomber peut être peu pratique, voire impossible. Mais selon Katrina Knauer, scientifique en polymères au National Renewable Energy Laboratory (NREL), une meilleure solution émerge qui pourrait relever le défi à la source : remplacer le polyester dérivé du pétrole actuel par une alternative non toxique et biodégradable à base de PHA, abréviation de « polyhydroxyalcanoates ». »
“Les PHA se sont révélés très compatibles avec les tissus du corps humain en tant que produits thérapeutiques”, a déclaré Knauer, directeur de la technologie des technologies bio-optimisées du ministère américain de l’Énergie visant à empêcher les thermoplastiques d’entrer dans les décharges et dans l’environnement (BOTTLE) consortium. « Les PHA peuvent également se décomposer naturellement sans un environnement de compostage hautement contrôlé. »
Déjà, les scientifiques de BOTTLE, dont une équipe du NREL et de la Colorado State University, ont développé un portefeuille de PHA dotés de différentes propriétés, dont certains se comportent comme le polyester conventionnel mais sont biosourcés, biodégradables et plus faciles à recycler.
Désormais, en collaboration avec The North Face, cette équipe introduit ces matériaux durables dans l’industrie du vêtement d’extérieur. Au cours des 12 prochains mois, BOTTLE étendra le processus pour produire plusieurs kilos de fibre PHA, que The North Face testera et évaluera pour une utilisation dans ses gammes de produits.
BOTTLE Tailors PHA pour textiles
Il y a quelques années à peine, les recherches n’étaient pas concluantes quant à la possibilité de fabriquer des textiles à partir de PHA. Les premières méthodes de production fonctionnaient en extrayant le PHA à partir d’une synthèse bactérienne, dont beaucoup produisent naturellement le polymère en digérant des produits d’origine végétale comme le glucose et les acides gras. Bien que remarquable à l’époque, cette méthode rendait difficile pour les scientifiques de contrôler le squelette et les propriétés du PHA qui en résultaient.
Dans le cadre de leur mission de créer des plastiques plus durables, les scientifiques de BOTTLE ont depuis développé des techniques alternatives pour transformer l’acide succinique (fabriqué à partir de glucose) et d’autres éléments constitutifs d’origine biologique en PHA via des voies synthétiques. Les approches chimio-catalytiques permettent à l’équipe d’adapter le squelette chimique du PHA pour obtenir des attributs clés, tels que l’aptitude au traitement à l’état fondu, la cristallinité et la ductilité. Avec le soutien du Bureau des technologies bioénergétiques et du Bureau des matériaux avancés et des technologies de fabrication du Département américain de l’énergie, BOTTLE a signalé des prototypes de PHA dotés d’un large éventail de propriétés, depuis les polymères PHA rigides pour les emballages alimentaires transparents jusqu’aux variétés ductiles pour la transformation en fibres.
“Nous montrons en fait que nous pouvons contrôler la microstructure pour que le PHA se comporte comme des fibres et des textiles en polyester”, a déclaré Knauer.
Contrairement au polyester conventionnel, un textile à base de pétrole qui constitue plus de la moitié des tissus produits chaque année, les PHA BOTTLE sont également conçus pour le recyclage. À la fin de la durée de vie utile d’un produit, les technologies de recyclage chimique de BOTTLE peuvent déconstruire les PHA et autres polymères en éléments de base chimiques suffisamment purs pour être réutilisés dans la fabrication de plastiques de la plus haute qualité.
Selon Ravikumar Gowda, chercheur en BOTTLE basé à la Colorado State University, la recyclabilité du matériau dépend de modifications spécifiques apportées à la structure chimique du PHA. En remplaçant les atomes d’hydrogène réactifs par des groupes alkyles robustes, Gowda et d’autres chercheurs du CSU ont considérablement amélioré la stabilité thermique du PHA pour le rendre traitable par fusion, un avantage clé par rapport aux PHA dérivés de microbes. Ce qui est important, c’est que ce changement permet également à l’équipe de déconstruire le polymère à volonté.
“Notre structure PHA repensée augmente considérablement la résistance mécanique et rend le nouveau PHA chimiquement recyclable en son monomère de base avec un simple catalyseur et de la chaleur”, a-t-il déclaré. “Le monomère récupéré peut être réutilisé pour reproduire à nouveau le même PHA, en principe à l’infini.”
Vers une meilleure industrie du vêtement
Le travail de BOTTLE avec The North Face intervient alors que l’inquiétude grandit quant à l’empreinte environnementale de la fabrication et du port de vêtements. La chaîne d’approvisionnement de la production textile représente environ 8 à 10 % du dioxyde de carbone mondial. émissions.
Pour cette raison, le projet donne la priorité à l’analyse pour comprendre l’intensité énergétique et carbone de la fabrication et du recyclage des fibres PHA. L’équipe simulera également l’excrétion des microfibres et mesurera leur taux de biodégradation dans divers scénarios environnementaux. Ensemble, ces résultats donneront à The North Face une image de la durabilité des textiles PHA à comparer au polyester conventionnel.
« Nous nous engageons à fabriquer les produits les plus performants tout en laissant une empreinte toujours plus petite sur la planète », a déclaré Carol Shu, directrice principale du développement durable mondial chez The North Face. « L’innovation en matière de matériaux est l’un des sommets de notre marque, et ce projet donne non seulement vie à de nouvelles possibilités pour les textiles synthétiques, mais soutient également notre objectif de favoriser la circularité des produits. »
Après avoir examiné les premiers résultats de BOTTLE, The North Face souhaite tester des prototypes de fibres avec ses fournisseurs afin d’évaluer une gamme de produits plus durables.
Pour des vêtements qui sont beaux, agréables au toucher et performants dans les conditions extérieures les plus difficiles, l’objectif est de trouver la fibre PHA parfaite pour correspondre, voire améliorer, les qualités que les consommateurs apprécient le plus. Mieux encore, il devrait permettre aux aventuriers d’escalader des montagnes, de parcourir des sentiers et d’explorer des villes avec la certitude qu’ils ne laisseront aucune trace de microplastiques dans le processus.
En savoir plus sur le Consortium BOUTEILLES et NREL recherche en bioénergie.
