Plante prolifique, le bambou est depuis longtemps considéré comme un bon matériau de construction dans de nombreux pays. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université de la Colombie-Britannique à Okanagan ont trouvé un moyen de le rendre encore plus résistant.
Autrefois utilisée pour préserver les corps, la plastination renforce désormais les biocomposites.
Des chercheurs de l’UBC Okanagan ont adapté une technique – conçue à l’origine pour embaumer les restes humains – pour renforcer les propriétés des biocomposites et les rendre plus solides.
Avec l’innovation de nouveaux matériaux et de composites verts, il est facile de négliger des matériaux comme le bambou et d’autres fibres naturelles, explique le professeur de génie mécanique de l’UBCO, le Dr Abbas Milani. Ces fibres sont maintenant utilisées dans de nombreuses applications telles que l’habillement, l’industrie automobile, l’emballage et la construction.
Son équipe de recherche a maintenant trouvé un moyen non seulement de renforcer ces fibres, mais aussi de réduire leur tendance à se dégrader avec le temps, ce qui les rend encore plus respectueuses de l’environnement.
“Le bambou a presque la même résistance qu’un acier doux tout en présentant une plus grande flexibilité”, explique le Dr Milani, directeur fondateur du Materials and Manufacturing Research Institute. “Avec son faible poids, son coût et sa disponibilité abondante, le bambou est un matériau très prometteur, mais qui présentait jusqu’à présent un gros inconvénient.”
Le bambou est l’une des fibres naturelles les plus récoltées et utilisées au monde, avec plus de 30 millions de tonnes produites chaque année. Cependant, ses fibres naturelles peuvent absorber de l’eau et se dégrader et s’affaiblir avec le temps en raison de l’absorption d’humidité et des intempéries.
En utilisant un procédé appelé plastination pour déshydrater le bambou, l’équipe de recherche l’utilise ensuite comme renfort avec d’autres fibres et matériaux. Ils le durcissent ensuite pour en faire un nouveau biocomposite hybride haute performance.
Développée pour la première fois par Gunther von Hagens en 1977, la plastination a été largement utilisée pour la conservation à long terme de restes animaux, humains et fongiques, et a désormais trouvé sa place dans les applications de matériaux avancés. La plastination garantit la durabilité du matériau composite pour une utilisation à court et à long terme, explique Daanvir Dhir, co-auteur du rapport et récent diplômé de l’Université de la Colombie-Britannique à Okanagan.
“Le composite plastiné-bambou a été mélangé à des fibres de verre et de polymère pour créer un matériau plus léger et pourtant plus durable que les composites comparables”, explique Dhir. “Ce travail est unique car aucune étude antérieure n’a étudié l’utilisation de telles fibres naturelles plastinées dans des composites polymères renforcés de fibres synthétiques.”
Dhir affirme que ce nouveau composite hybride durable bambou/fibre de verre tissée/polypropylène, traité par la technique de plastination a un avenir prometteur.
Soutenue par le partenaire industriel NetZero Enterprises Inc, la recherche montre que l’ajout d’une petite quantité de matériaux plastinés au bambou peut augmenter la capacité d’absorption des chocs du composite, sans perdre ses propriétés élastiques. Cela réduit également le taux de dégradation du matériau.
Il reste encore du travail à faire sur l’optimisation de ce processus car, selon Dhir, la plastination prend actuellement beaucoup de temps. Mais il note que la découverte de la bonne composition des fibres naturelles plastinées entraînera une réduction considérable des déchets non dégradables dans de nombreuses industries, avec une empreinte environnementale plus faible.
Des études futures sont en cours pour optimiser et étudier l’effet de la plastination d’autres fibres naturelles, comme le lin et le chanvre. Les chercheurs suggèrent également d’effectuer une analyse du cycle de vie des matériaux dans différentes applications et de les comparer à des échantillons non plastinés. Cela permettra d’avoir une meilleure idée du compromis correspondant entre l’empreinte environnementale et les effets de durabilité mécanique.
“Les biocomposites continuent de trouver de nouvelles applications dans le cadre du paradigme de l’économie circulaire”, ajoute le Dr Milani. “Les innovations dans les méthodes utilisées pour développer ces composites assureront des avantages pendant longtemps.”
La recherche est publiée dans le Journal Composite Structures..
Référence : “Un composite vert hybride haute performance utilisant des charges de bambou plastinées, avec un effet de dégradation environnementale réduit” par Daanvir K. Dhir, Reeghan Osmond, Kevin Golovin et Abbas S. Milani, 17 décembre 2021, Structures composites.
DOI: 10.1016/j.compstruct.2021.115123
