Une méthode révolutionnaire pour transformer les déchets de carton en une mousse solide et biodégradable avec des propriétés exceptionnelles d'isolation thermique et d'amortissement. Cette approche innovante offre une alternative écologique pour les matériaux d'emballage durables, surpassant les mousses plastiques traditionnelles.

Déchets de carton transformés en mousse biodégradable pour un emballage durable.

Les chercheurs ont développé une mousse de rembourrage à partir de déchets de carton. Leur matériau recyclé est apparemment plus solide et plus isolant que les mousses de rembourrage traditionnelles à base de plastique.

Une nouvelle mousse biodégradable à faible densité (0,065-0,081 g/cm3), à forte porosité (>92%), à faible conductivité thermique (0,044 W/mK), aux excellentes propriétés mécaniques et aux propriétés de rembourrage exceptionnelles a été préparée par une méthode verte simple utilisant du papier usagé sans aucun traitement chimique préalable comme matière première. La structure poreuse et le squelette cellulaire renforcé formé par les fibres de papier usagé couplées au PVA et à la gélatine, respectivement (structure de "liaison de pont" et de "liaison de membrane"), confèrent à la mousse une excellente coordination entre l'isolation thermique et les propriétés d'absorption d'énergie, qui sont généralement considérées comme incompatibles dans les matériaux de rembourrage en mousse conventionnels.

De plus, en imprégnant un fluide d'épaississement sous cisaillement (STF) dans la mousse à base de papier usagé, un matériau d'emballage de rembourrage biodégradable avec une absorption d'énergie ultra-élevée pour la livraison de produits dans des environnements extrêmes, tels que les parachutages sans parachute, a été préparé avec succès. Les résultats montrent que lorsque la vitesse d'impact externe dépasse le taux de cisaillement critique du STF, la fraction de masse et la teneur en STF augmentées peuvent améliorer les propriétés d'absorption d'énergie de la mousse à base de papier usagé, améliorant ainsi considérablement ses performances de rembourrage dynamique (le STF peut réduire l'accélération maximale d'impact jusqu'à 85%).

Le papier usagé est l'un des types de déchets les plus courants accumulés à domicile. Les journaux et le courrier indésirable, mais aussi les enveloppes en carton et les boîtes en carton peuvent souvent être trouvés en abondance, car les achats en ligne continuent d'être populaires.

Les chercheurs voulaient transformer ces contenants et déchets de papier en matériaux d'expédition solides mais légers. Actuellement, pour maintenir les appareils électroniques et les jouets bien emballés dans une boîte, des matériaux de rembourrage moulés, tels que le polystyrène, sont généralement utilisés.

Une alternative durable pourrait être des aérogels de cellulose légers, mais les méthodes actuelles pour les produire à partir de papier usagé nécessitent plusieurs étapes de prétraitement chimique.

Par conséquent, Jinsheng Gou, professeur associé à l'Université forestière de Beijing et professeur associé invité à l'Université de la Colombie-Britannique, et ses collègues ont voulu trouver un moyen plus simple de fabriquer un matériau en mousse à base de papier usagé pouvant résister aux livraisons d'emballages difficiles.

Plus solide que les mousses en plastique

Pour créer la mousse, l'équipe a broyé des morceaux de carton dans un mixeur pour créer une pâte, puis l'a mélangée avec de la gélatine ou de la colle de polyvinyle acétate (PVA). Les mélanges ont été versés dans des moules, réfrigérés, puis lyophilisés pour former des mousses de rembourrage.

Les mousses à base de papier ont servi de bons isolants thermiques et de forts absorbeurs d'énergie - même mieux que certaines mousses en plastique, ont découvert les scientifiques. L'équipe a ensuite créé une version robuste de leur mousse à base de papier en combinant la pâte, la gélatine, la colle PVA et un fluide à base de silice qui durcit sous l'effet de la force.

La mousse à base de carton a résisté aux coups de marteau sans se briser. La mousse pourrait être utilisée dans des livraisons à forte intensité de force, telles que les parachutages sans parachute, selon les chercheurs. Les scientifiques affirment que leur travail offre une méthode simple mais efficace pour recycler le carton afin de créer des matériaux d'emballage plus respectueux de l'environnement.

L'étude a été publiée dans ACS Sustainable Chemistry & Engineering.


Mots-clés

Déchets en carton , Mousse biodégradable , Emballage durable , Matériau recyclé , Innovation environnementale

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