Des chercheurs transforment les déchets d’ananas en aérogels

La récolte de l'ananas, fruit tropical largement cultivé, laisse derrière elle des tonnes de résidus agricoles qui sont généralement brûlés ou laissés dans la nature où ils pourrissent, créant des gaz à effet de serre indésirables et d'autres polluants. Mais un nouveau procédé promet de convertir ces déchets en aérogels de grande valeur, à moindre coût et proprement.

 
Les aérogels comptent parmi les matériaux solides les plus légers connus et sont créés en combinant un polymère avec un solvant pour former un gel, puis en éliminant le liquide du gel et en le remplaçant par de l'air. Ils sont extrêmement poreux et ont une faible densité mais restent fermes au toucher. 

C'est un grand pas vers une agriculture durable et la gestion des déchets

Duong Hai Minh, université nationale de Singapour

Duong Hai Minh, professeur au département de génie mécanique de l'université nationale de Singapour (NUS), estime que chaque année 76,4 millions de tonnes de déchets de feuilles d'ananas sont générées. Selon lui, cela pourrait libérer des produits chimiques nocifs et des gaz à effet de serre qui peuvent causer de graves problèmes environnementaux.

 

« Pour chaque kilogramme de fruit produit, presque trois fois plus de déchets de feuilles d'ananas sont générés. Les agriculteurs encombrés par ce sous-produit volumineux et fibreux le brûlent généralement, le composte ou le réutilisent comme aliment pour animaux », explique le chercheur.

 

Lui et d'autres ingénieurs de NUS vont publier leur étude sur la fabrication d'aérogels à partir de déchets d'ananas dans le numéro du Journal of Environmental Chemical Engineering prévu pour paraître en décembre 2020.

 

Les aérogels commerciaux, utilisés principalement pour l'isolation thermique et acoustique, sont coûteux et le processus de fabrication implique généralement la libération du carbone à des niveaux toxiques, explique Duong Hai Minh. Son procédé utilise des fibres de feuilles d'ananas pour créer des aérogels ultralégers et biodégradables. Ils sont efficaces comme absorbants d'huile et pour l'isolation thermique et phonique.

 

« Nous avons également démontré leurs applications potentielles dans la conservation des aliments et le traitement des eaux usées – C'est un grand pas vers une agriculture durable et la gestion des déchets », dit-il. 

Recyclage

Duong Hai Minh travaille sur le recyclage de différents matériaux en aérogels depuis plus d'une décennie. Il a précédemment développé et breveté des techniques de création d'aérogels à partir de vieux pneus en caoutchouc, de marc de café et de bouteilles en plastique.

 

« Notre dernier travail, pour fabriquer des éco-aérogels à partir de déchets agricoles et alimentaires, a commencé en août 2016 et a pris trois ans pour obtenir des résultats prometteurs », déclare Duong Hai Minh. Ajoutant que « nous avons également réussi à produire des éco-aérogels en utilisant de la bagasse de canne à sucre, du marc de café et du gombo. »

 

Dans le nouveau processus, les fibres d'ananas sont extraites des feuilles à l'aide d'une machine de décortication, puis mélangées avec de l'alcool polyvinylique réticulant (PVA) et durcies à 80 degrés Celsius pour favoriser la réticulation entre les fibres et le PVA. En moyenne, il faut 10 à 12 heures pour produire des aérogels à partir des matières premières, ce qui est beaucoup plus rapide que pour des procédés comparables.

 

« Une feuille d'un mètre carré d'éco-aérogel, mesurant un centimètre d'épaisseur, coûte moins de 7 dollars à produire et peut être vendue entre 22 et 37 dollars. Dans le commerce, une feuille d'isolation thermique fabriquée à l'aide d'aérogels conventionnels ayant environ la même taille peut coûter plus de 220 dollars », compare Duong Hai Minh.

 

L'équipe de recherche travaille avec des partenaires pour piloter la production à grande échelle de ces éco-aérogels pour des applications de grande valeur telles que la conservation des aliments, l'isolation thermique, la réduction du bruit, le nettoyage des déversements d'hydrocarbures et des masques réutilisables pour filtrer les gaz toxiques, les particules de poussière et les bactéries.

 

L'ananas est l'un des fruits les plus appréciés au monde. Les trois plus grands producteurs mondiaux sont le Costa Rica, le Brésil et les Philippines. 

Sensibilisation

« La technologie avancée pour convertir les résidus d'ananas de faible valeur en aérogels techniques de haute valeur pour la conservation des aliments et le traitement des eaux usées, augmentera la sensibilisation des gens à la protection de l'environnement en transformant les déchets en matériaux utiles avec des applications nouvelles et intéressantes », déclare Phung Le, directeur de la raffinerie et de la pétrochimie au Centre de recherche technologique de l'université de technologie de Ho Chi Minh-Ville au Vietnam.

 

« Bien qu'une procédure complète de recyclage des déchets n'ait pas encore été complètement développée, c'est une étape importante vers le développement durable à travers la construction d’une réflexion inventive et innovante au sein de la jeune jeune génération sur l'aide à l'environnement et la préservation de la nature », ajoute-t-il.

 

Stephen Steiner, président d'Airgel Technologies à Boston au Massachusetts (Etats-Unis), déclare que les éco-aérogels dérivés des déchets d'ananas décrits dans l'étude montrent comment « des matériaux poreux à architecture solide, qui fournissent de nombreuses caractéristiques fonctionnelles à valeur ajoutée chez les aérogels traditionnels, peuvent être créés à moindre coût ».

 

« Un aspect particulièrement convaincant du travail actuel est que non seulement les matières premières sont bon marché, mais elles peuvent également être obtenues à un coût négatif pour le fabricant », analyse Stephen Steiner.

 

« Avec des avantages accessoires tels que le potentiel de biocompatibilité et de biodégradabilité, les éco-aérogels de Duong offrent un potentiel pour des applications allant de l'isolation à l'emballage en passant par les technologies médicales », conclut-il.

 

AGM

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