L’Université de Borås a développé un tout nouveau matériau textile utilisé pour fabriquer des bioréacteurs textiles- avec de meilleures propriétés que l’objectif initial: plus léger, plus solide, plus résistant à la chaleur et aux intempéries, moins cher à fabriquer, avec moins de produits chimiques impliqués et 100% recyclable.
Un bioréacteur est un récipient dans lequel est effectué un processus chimique impliquant des organismes ou substances biochimiquement actives dérivées de ces organismes. Les bioréacteurs flexibles textiles développés par l’Université de Borås sont maintenant principalement utilisés pour produire des biocarburants et sont désormais vendus par FOV Biogas . Contrairement aux réacteurs solides en métal ou en béton, les réacteurs textiles sont faciles à transporter et à installer. Les propriétés souhaitées du matériau utilisé dans les réacteurs textiles sont qu’il doit être léger, imperméable afin qu’aucune substance ne puisse y pénétrer, que les substances formées dans le réacteur restent, qu’il puisse résister à différentes températures et conditions météorologiques, et qu’il soit durable et pliable pour faciliter le transport. Le doctorant Mostafa Jabbari parle avec enthousiasme de son projet, qui était initialement destiné à améliorer les propriétés d’un matériau utilisé pour fabriquer des bioréacteurs textiles – parcours qui a ainsi pris une tournure différente de celle attendue.
Matériaux mixtes non recyclables
«Dans la première partie de mon projet, j’ai modifié un matériau existant pour améliorer ses propriétés isolantes pour résister aux variations de température. Mais il y avait deux problèmes: l’un était que l’adhérence entre les deux constituants, c’est-à-dire le matériau qui forme une couche d’étanchéité, n’avait pas de propriétés d’adhésion suffisantes et le revêtement ne restait pas collé. L’autre problème était la recyclabilité, ce qui signifie qu’il s’agissait d’un matériau mélangé, un matériau pour le tissu lui-même et un autre pour le revêtement, ce qui le rend extrêmement difficile à recycler, voire impossible », dit-il.
La deuxième partie du projet consistait donc à utiliser un seul et même matériau à la fois dans le textile et le revêtement. Le polyamide se révélerait parfait aux fins du projet. Le résultat a été un tout nouveau type de matériau textile qui surpasse les matériaux existants sur plusieurs points et peut être recyclé encore et encore. Il appelle le nouveau matériau APCT, qui signifie «All-Polyamide composite Coated Textile», contrairement aux textiles avec, par exemple, un revêtement en PVC. La méthode la plus courante pour rendre un matériau textile dense consiste à appliquer une couche d’étanchéité et à la faire adhérer à l’aide de chaleur ou de produits chimiques, ce qui nécessite beaucoup d’énergie et d’eau. La solution de Mostafa Jabbari a été d’incorporer les textiles et les enduits les uns aux autres dans un processus qui ne dépend ni de la chaleur ni de grandes quantités d’eau.
La solution – un nouveau solvant
«J’ai dissous le polyamide avec un solvant constitué d’acide formique et l’ai appliqué sous forme de film mince sur le textile en polyamide. La solution fait que les brins de polymère se glissent dans le tissu. Lorsque le solvant s’évapore, entièrement sans chaleur ni autres produits chimiques, les fils de polyamide dans la solution et le textile s’entremêlent et le résultat est un matériau textile complètement nouveau et imperméable. »
Cependant, le solvant qu’il a utilisé au début s’est avéré avoir des propriétés difficiles, comme le fait qu’il sent mauvais, qu’il est cher et qu’il est inflammable. Par conséquent, il a également développé un nouveau concept pour le solvant.
«Le défi était de produire un mélange avec le moins d’acide formique possible, mais avec les bonnes propriétés pour pouvoir dissoudre le polyamide. Nous avons fait plusieurs expériences dans lesquelles nous avons remplacé près de la moitié de la quantité d’acide formique par de l’urée et du chlorure de calcium, deux substances inoffensives. Le résultat a été un solvant nettement plus respectueux de l’environnement. Cependant, le processus doit être affiné pour fonctionner industriellement », explique-t-il.
Nouvelle méthode pour faire correspondre les produits chimiques
L’obtention du mélange optimal peut être effectuée en le testant, mais avec plusieurs substances chimiques impliquées, soit de la chance pure, soit d’innombrables expériences sont nécessaires pour faire correspondre différentes substances et proportions aux mélanges souhaités. Par conséquent, une méthode informatisée a également été introduite pour obtenir une correspondance raisonnable et ainsi minimiser la nécessité du nombre d’expériences. Il s’agit d’une méthode que les chercheurs dans d’autres domaines peuvent également utiliser lorsqu’ils élaborent ou doivent remplacer ou concevoir un profil de mélange de solvants.
Bien que le point de départ du projet doctoral de Mostafa Jabbaris ait été de développer un matériau adapté spécifiquement pour les réacteurs textiles, avec les bonnes propriétés en termes d’isolation, de perméabilité et de flexibilité, il voit de nombreuses autres applications possibles.
“Le nouveau textile pourrait, par exemple, être utilisé pour des tentes, différents types de bâtiments structurels avec des éléments gonflables, ou pour tout ce qui doit être léger et rester imperméable.”
Les propriétés acquises sont que le nouveau matériau textile pèse 20% de moins que s’il avait un revêtement en PVC, il est moins cher à produire, aucune chaleur ou énergie n’est requise, aucun produit chimique supplémentaire n’est nécessaire en plus du solvant lui-même, et le nouveau matériau textile peut être recyclé car il se compose d’un seul composant.
Source: https://www.hb.se/-13/02/2020