Les chercheurs de l'Université Purdue affirment qu'ils utilisent la cellulose extraite du chanvre industriel pour développer des matériaux superabsorbants biodégradables qui seront moins polluants que ceux actuellement utilisés dans les couches jetables, les produits d'hygiène féminine, les réservoirs d'eau agricoles et d'autres applications.
L'utilisation généralisée de absorbants traditionnels non renouvelables et non biodégradables à base de pétrole a créé des problèmes environnementaux exacerbés par l'énergie importante requise pour leur production, selon Senay Simsek, qui dirige le département des sciences alimentaires de l'université et dirige une étude. équipe de chercheurs dans le projet chanvre.
« Les étoupes de chanvre, trouvées dans le noyau ligneux interne de la tige de chanvre, sont très absorbantes en raison de leur teneur élevée en cellulose et de leurs faibles niveaux de lignine. Cela en fait une excellente alternative pour les applications superabsorbantes », a déclaré Simsek.
Structure moléculaire unique
La cellulose extraite des fibres de chanvre est idéale pour les produits nécessitant un pouvoir absorbant élevé, car sa structure moléculaire peut être modifiée pour augmenter ses capacités de rétention d'eau, selon Simsek. Les fibres de chanvre, les fibres fibreuses situées au cœur externe des tiges de la plante de chanvre, bien que moins absorbantes, assurent résistance et durabilité, a-t-il ajouté.
Simsek a déclaré que le processus de Purdue pour raffiner la cellulose extraite du chanvre implique une séquence de traitements soigneusement conçus qui décomposent d'abord la structure naturelle du matériau, augmentant sa surface et sa porosité, comme « transformer une éponge compacte en une éponge plus ouverte et spongieuse ».
« Le caractère unique de notre technologie réside dans sa polyvalence, ce qui la rend hautement adaptable à diverses applications de matériaux superabsorbants dans diverses industries », a déclaré Simsek.
Autres utilisations
Outre les couches et les produits d'hygiène, le chanvre développé par Purdue pourrait également être utilisé dans des additifs qui aident le sol à retenir l'eau, offrant ainsi une alternative durable aux superabsorbants traditionnels qui peuvent endommager le sol et ralentir la croissance des plantes, selon Simsek. « Notre approche préserve l'eau et soutient l'écosystème en fournissant une solution biodégradable qui s'intègre parfaitement aux cycles naturels », a-t-il déclaré.
Les absorbants à base de chanvre peuvent également être appliqués aux biocapteurs utilisés dans diverses industries, tels que les bandelettes de glucose et les tests de grossesse, a déclaré Simsek. « La polyvalence est due à la capacité du matériau à réagir de manière dynamique aux changements environnementaux. « Cette fonctionnalité est essentielle pour une biodétection rapide et précise », a-t-il déclaré.
Défi environnemental
Les déchets provenant des couches jetables usagées et non biodégradables affectent à eux seuls la santé de la planète, selon le Forum économique mondial, qui a rapporté en août 2023 que plus de 300 000 couches jetables sont incinérées ou mises en décharge chaque minute, et que des milliards de serviettes et les tampons sont jetés chaque année rien qu'aux États-Unis.
Outre les préoccupations environnementales, la production de absorbants à base de pétrole conduit à l'épuisement de ressources limitées et lie ces produits aux fluctuations des prix du pétrole et aux tensions géopolitiques, a déclaré Simsek.
D'énormes opportunités d'argent
Simsek a déclaré que la prochaine étape dans la mise sur le marché des matériaux superabsorbants consiste à étendre la technologie à des niveaux industriels.
« Cette phase de mise à l'échelle est vitale non seulement pour affiner notre processus, mais également pour démontrer les applications pratiques de notre innovation dans l'agriculture et l'emballage alimentaire, des domaines où des solutions durables sont nécessaires de toute urgence », a-t-il déclaré.
Les opportunités pour ces matériaux sont énormes. Le marché mondial des couches jetables est estimé à environ 80 à 90 milliards de dollars d’ici 2023, tandis que le marché des produits d’hygiène féminine, notamment les tampons, les serviettes hygiéniques et les doublures, devrait atteindre 50 milliards de dollars d’ici 2025. La taille combinée du marché. Les bandelettes de glucose à biocapteur utilisées par les diabétiques et les tests de grossesse à domicile ont été estimées à environ 20 à 25 milliards de dollars dans le monde l'année dernière.
Le marché de la rétention d’eau agricole est un segment relativement plus petit, estimé entre 500 millions et 1 milliard de dollars, mais avec les inquiétudes croissantes concernant la pénurie d’eau et l’adoption croissante de pratiques agricoles durables, le marché devrait connaître une croissance significative dans les années à venir. années.
Brevets déposés
Les matériaux superabsorbants à base de chanvre développés à Purdue ont été soumis au bureau de commercialisation de l'université, qui a déposé une demande de brevet auprès de l'Office des brevets et des marques des États-Unis.
L'équipe de recherche sur le chanvre de Purdue a reçu un financement initial dans le cadre du programme de sciences agricoles et de vulgarisation pour le développement économique du Collège d'agriculture, un concours de subventions interne qui soutient l'agriculture végétale et animale et le développement rural.
