Des sacs en papier plus résistants, réutilisés à plusieurs reprises puis recyclés pour produire du biocarburant : c'est l'avenir !
Alors que le monde entier cherche des moyens de réduire l'utilisation de matières plastiques telles que les sacs en plastique à usage unique, une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'État de Pennsylvanie démontre un processus permettant de rendre les sacs en papier plus résistants - en particulier lorsqu'ils sont mouillés - afin d'en faire une solution de remplacement plus viable.
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L'étude suggère un processus de création de sacs en papier suffisamment durables pour être utilisés plusieurs fois, puis décomposés chimiquement par un traitement alcalin afin d'être utilisés comme source de production de biocarburant, selon le chercheur Daniel Ciolkosz, professeur associé de recherche en ingénierie agricole et biologique.
"Lorsque l'utilisation principale de ces produits de papier prend fin, leur utilisation à des fins secondaires les rend plus durables", a-t-il déclaré. "Le recyclage et la réduction des déchets de papier contribuent également à réduire le volume total des déchets solides destinés aux décharges. Nous pensons que c'est un concept que la société devrait prendre en considération".
Le chercheur principal, Jaya Tripathi, qui obtiendra ce printemps un doctorat en systèmes biorenouvelables à la Penn State et qui a accepté un poste au Joint BioEnergy Institute en Californie, a conçu un processus innovant dans lequel la cellulose du papier est torréfiée, c'est-à-dire grillée dans un environnement privé d'oxygène, afin d'augmenter considérablement sa résistance à la traction lorsqu'elle est mouillée.
Les sacs en papier sont une alternative populaire aux sacs en plastique afin de réduire les impacts environnementaux causés par l'utilisation du plastique, a-t-elle expliqué, mais les sacs en papier ont une durée de vie courte en raison de leur faible durabilité, en particulier lorsqu'ils sont mouillés. De plus, un sac en papier doit être réutilisé plusieurs fois pour que son potentiel de réchauffement planétaire soit inférieur à celui d'un sac conventionnel en polyéthylène haute densité, a ajouté Mme Tripathi.
"La réutilisation dépend principalement de la résistance du sac, et il est peu probable qu'un sac en papier typique puisse être réutilisé le nombre de fois requis en raison de sa faible durabilité lorsqu'il est mouillé", a-t-elle déclaré. "L'utilisation de procédés chimiques coûteux pour améliorer la résistance à l'humidité diminue les caractéristiques écologiques et économiques du papier pour les applications commerciales, et il est donc nécessaire d'explorer des techniques non chimiques pour augmenter la résistance à l'humidité des sacs en papier. La torréfaction pourrait être la solution.
La torréfaction diminuant le rendement en glucose du papier, elle a ensuite traité le papier avec une solution d'hydroxyde de sodium, également connue sous le nom de lessive ou de soude caustique, qui a augmenté son rendement en glucose, ce qui en fait une meilleure source pour la production de biocarburants.
Dans des conclusions récemment publiées dans la revue Resources, Conservation and Recycling, les chercheurs ont constaté, en utilisant du papier filtre comme support, que la résistance à la traction humide du papier augmentait de 1 533 %, 2 233 %, 1 567 % et 557 % après une torréfaction de 40 minutes à 392 degrés Fahrenheit, 428 degrés F, 464 degrés F et 500 degrés F, respectivement.
Le rendement en glucose a diminué avec l'augmentation de la sévérité de la torréfaction, mais après avoir traité les échantillons de papier torréfié avec une solution alcaline d'hydroxyde de sodium, le rendement en glucose a augmenté, ont noté les chercheurs. Par exemple, le rendement en glucose du papier filtre brut était de 955 mg/g de substrat, alors qu'il était de 690 mg/g de substrat pour le même échantillon de papier torréfié à 392 F. Le rendement en glucose est passé à 808 et 933 mg/g de substrat avec un traitement alcalin de 1 % et 10 %, respectivement.
La nécessité d'un concept tel que celui démontré par les chercheurs pour remplacer les sacs en plastique est évidente, a souligné M. Tripathi. Selon le programme des Nations unies pour l'environnement, 5 000 milliards de sacs en plastique sont produits chaque année dans le monde. Il faut jusqu'à 1 000 ans pour que ces sacs se désintègrent complètement. Les Américains jettent 100 milliards de sacs par an, soit l'équivalent de près de 12 millions de barils de pétrole brut.
"En adoptant des sacs à provisions en papier plus résistants et réutilisables, nous pourrions éliminer une grande partie de ces déchets", a déclaré M. Tripathi. "Les implications d'une technologie comme celle que nous avons démontrée dans cette recherche - si elle peut être perfectionnée - y compris l'utilisation des sacs usagés comme substrat pour la production de biocarburants, seraient énormes.
Comme beaucoup de découvertes scientifiques, M. Tripathi a découvert par hasard la synergie entre la torréfaction et le traitement alcalin pour augmenter les capacités du papier.
"Je cherchais autre chose, j'étudiais l'impact de la torréfaction sur la cellulose pour le rendement en glucose utilisé comme substrat pour les biocarburants", explique-t-elle. "Mais j'ai remarqué que la résistance du papier augmentait au fur et à mesure de la torréfaction de la cellulose. Cela m'a fait penser qu'il serait probablement bon pour l'emballage, une application totalement différente."
Daniel Sykes, professeur de chimie, a contribué à la recherche.
Cette recherche a été soutenue par l'Institut national pour l'alimentation et l'agriculture du ministère américain de l'agriculture.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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