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Chanvre

Des chercheurs européens étudient la cellulose de chanvre pour l’utiliser dans des gels de haute technologie

fibre de chanvre

Les aérogels produits à partir de cellulose extraite du chanvre sont aussi efficaces que ceux obtenus à partir de cellulose industrielle

Des chercheurs allemands et français étudient de nouvelles façons d’extraire la cellulose des fibres de chanvre usagées pour fabriquer des aérogels, des matériaux de haute technologie qui ont un large éventail d’utilisations industrielles

scanning electron microscope picture of an aerogel bead from hemp extracted cellulose external and internal surface
Captures au microscope électronique à balayage d’une perle d’aérogel à partir de cellulose extraite du chanvre. (Centre aérospatial allemand)

Alors que les aérogels ont toujours été fabriqués à partir de matières inorganiques très polluantes comme la silice ou l’alumine, la recherche vise à faire progresser leur développement à partir de polymères organiques et de carbone plus écologiques.

« Cela ouvre la porte à l’utilisation des fibres de chanvre usagées comme principale source de cellulose pour ces matériaux, qui peuvent être extraits dans des conditions douces, en utilisant des réactifs bon marché et sûrs », a déclaré Diogo Costa, boursier du programme de doctorat industriel européen Marie Skłodowska-Curie, qui effectue des recherches sur ce matériau dans le cadre de son étude plus large sur les économies biosourcées et circulaires.

Les recherches de Costa sont financées par une subvention du Biobased Value Circle (BVC), un consortium composé de quatre universités européennes, d’un institut de recherche et de neuf entreprises européennes.
Que sont les aérogels ?

Inventés dans les années 1930, les aérogels, dont le contenu liquide est remplacé par de l’air, ont fait l’objet d’une attention croissante au cours des 20 dernières années pour leur application aux électrodes de supercondensateurs, d’ultracondensateurs, de batteries et de dessalement, comme matériau d’isolation à haute température et comme catalyseur pour les nanotubes de carbone et d’autres matériaux. Solide mais poreux, le matériau offre l’avantage clé d’une faible conductivité thermique, transfert de chaleur.

La NASA utilise les aérogels pour l’isolation des véhicules de lancement et des navettes, des équipements de survie, des bancs d’essai des moteurs de fusée et pour l’isolation des mains et des pieds des astronautes. Les applications commerciales comprennent l’isolation des tuyaux, la construction, les appareils et équipements de réfrigération et les automobiles, ainsi que des applications grand public, comme les vêtements.

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Les recherches menées jusqu’à présent ont montré que les aérogels produits à partir de cellulose extraite du chanvre sous forme de perles, de feuilles et de monolithes cylindriques sont aussi efficaces que ceux obtenus à partir de cellulose industrielle commerciale, selon M. Costa.

from left to right cellulose aerogel bead sheet and monolith
(de Gauche à droite) Perle, feuille et monolithe d’aérogel de cellulose. (Centre aérospatial allemand)

La cellulose, qui représente 65 à 75% de la composition biochimique des fibres de chanvre, est particulièrement intéressante en raison de son abondance, de sa biocompatibilité et parce qu’elle peut être obtenue à partir de déchets, a déclaré M. Costa.

« Ce nouvel ensemble de matériaux ouvrira de nouvelles opportunités de croissance aux entreprises basées sur le chanvre, et peut créer de nouveaux et meilleurs emplois dans les communautés rurales, tout en offrant les avantages environnementaux bien connus du chanvre », a-t-il déclaré. « Les aérogels vont devenir un marché de plus en plus grand et intéressant auquel l’industrie du chanvre peut participer, depuis les producteurs qui veulent tirer profit de leurs déchets, jusqu’aux nouveaux secteurs, aux nouvelles entreprises et aux investisseurs. »

Selon le chercheur Future Market Insights, basé à New York, le marché des aérogels représente environ 1 milliard de dollars et devrait croître de 17 % par an jusqu’en 2030.

Les recherches de M. Costa, qui portent sur le développement de produits et les considérations relatives à la chaîne d’approvisionnement, sont menées en coopération avec le Centre aérospatial allemand (DLR), basé à Cologne, qui met au point des matériaux destinés à remplacer les isolants thermiques actuels à base de pétrole, et avec la jeune entreprise KEEY Aerogel, située à Habsheim, en France, qui sont tous deux membres du consortium BVC.

Outre l’exploration du potentiel des fibres de chanvre de faible qualité issues du traitement des tiges comme base de la nouvelle catégorie d’aérogels non polluants et biosourcés, M. Costa étudie également la manière d’augmenter la production et de commercialiser ces produits, ce qui, selon lui, constitue un défi majeur.

« Les méthodes actuelles de développement des aérogels à base de cellulose de chanvre prennent encore beaucoup de temps », a déclaré M. Costa. « Leur mise à l’échelle doit être optimisée et de nombreux autres facteurs doivent être pris en compte, notamment la résistance à l’humidité, à l’activité microbienne et à la combustion », a-t-il ajouté.

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L’allègement des chaînes logistiques et la réduction de la dépendance à l’égard des matières premières importées de l’étranger sont des défis majeurs abordés dans les politiques européennes plus larges visant à faire progresser les modèles économiques biosourcés et circulaires, le contexte plus large de la recherche de M. Costa.

L’UE ayant désigné le chanvre comme une « culture essentielle » dans le cadre de la politique agricole commune (PAC) de l’Union, et compte tenu des objectifs environnementaux ambitieux représentés par le « Green Deal » européen, le projet de Costa s’inscrit parfaitement dans la stratégie de l’Union visant à développer ces modèles économiques alternatifs.

« La valorisation de cultures telles que le chanvre, le lin, le maïs et le blé, ainsi que leurs résidus respectifs, est l’une des principales alternatives faisant l’objet de recherches dans l’UE », a déclaré M. Costa.

Dans le cadre du « Green Deal » européen et de la stratégie européenne en matière de bioéconomie, l’UE devrait actualiser la législation et les labels dédiés aux produits biosourcés, et lancer une plateforme d’investissement thématique circulaire de 100 millions d’euros, entre autres activités visant à mobiliser les parties prenantes représentant le monde universitaire, l’industrie et la société, a observé M. Costa.

En outre, l’UE a investi 3,7 milliards d’euros dans des projets de recherche et d’innovation en bioéconomie au cours des sept dernières années, et cet investissement devrait passer à 10 milliards d’euros d’ici 2030 dans le cadre d’Horizon Europe, un programme clé de financement de la recherche et de l’innovation qui vise à relever les défis climatiques.

Les entreprises qui participent au consortium Biobased Value Circle embauchent ou accueillent des doctorants pour des stages de longue durée dans le cadre d’un programme visant à former une nouvelle génération de chercheurs pour soutenir le développement de produits biosourcés innovants pouvant conduire à des économies plus durables.


Tags : biotechnologieRecherche
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