Les mousses utilisées dans les sièges d’auto et les matelas sont difficiles à recycler

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Srikanth Pilla, Université de Clemson et James Sternberg, Université de Clemson

Le résumé de recherche est un bref aperçu de travaux universitaires intéressants.

Un nouveau substitut végétal à la mousse de polyuréthane élimine le risque pour la santé du matériau, que l'on trouve couramment dans les isolants, les sièges d'auto et d'autres types de rembourrage, et il est plus durable pour l'environnement, selon notre nouvelle recherche.

Les mousses de polyuréthane sont partout autour de vous, partout où un matériau léger est nécessaire pour le rembourrage ou le support structurel. Mais ils sont généralement fabriqués à partir de produits chimiques soupçonnés d’être cancérigènes.

Les polyuréthanes sont généralement produits par une réaction très rapide entre deux produits chimiques fabriqués par l'industrie pétrochimique : les polyols et les isocyanates. Même si de nombreux travaux ont été déployés pour trouver des substituts au composant polyol des mousses de polyuréthane, le composant isocyanate est resté en grande partie, malgré ses conséquences sur la santé humaine. Les mousses biosourcées peuvent éviter ce composant.

Nous avons créé une mousse biosourcée durable en utilisant de la lignine, un sous-produit de l'industrie de la pâte à papier, et un agent de durcissement à base d'huile végétale qui apporte flexibilité et résistance au matériau final.

Au cœur de l'innovation se trouve la capacité de créer un système qui « gélifie », à la fois dans le sens où les matériaux sont compatibles les uns avec les autres et dans le fait qu'ils créent physiquement un gel rapidement afin que l'ajout d'un agent moussant puisse créer le poids léger. structure associée à des mousses de polyuréthane.

La lignine est une matière difficile à transformer en produit chimique utilisable, compte tenu de sa structure complexe et hétérogène. Nous avons utilisé cette structure pour créer un réseau de liaisons qui a permis ce que nous pensons être la première mousse sans isocyanate à base de lignine au monde.

La mousse peut également être recyclée car elle possède des liaisons qui peuvent décompresser le réseau chimique après sa formation. Les principaux composants utilisés pour produire la mousse peuvent ensuite être extraits et réutilisés.

Les mousses de polyuréthane sont le sixième plastique le plus produit au monde, mais parmi les matériaux les moins recyclés. Ils sont également conçus pour durer, ce qui signifie qu’ils resteront dans l’environnement pendant plusieurs générations.

Ils contribuent au problème des déchets plastiques dans les océans, les terres et l'air de la planète, ainsi qu'aux problèmes de santé humaine. Aujourd’hui, les plastiques peuvent être trouvés dans pratiquement toutes les créatures de l’écosystème terrestre. Et comme la plupart des plastiques sont fabriqués à partir de produits pétroliers, ils sont liés à l’extraction de combustibles fossiles, qui contribue au changement climatique.

L'origine entièrement biologique de nos mousses répond à la question de la neutralité carbone, et la capacité de recyclage chimique garantit que les déchets plastiques ont une valeur qui leur est attachée, de sorte qu'ils sont moins susceptibles d'être jetés. Garantir que les déchets ont de la valeur est une caractéristique de l’approche circulaire de la fabrication : attacher une valeur monétaire aux choses tend à réduire la quantité jetée.

Nous espérons que la nature de ces mousses inspirera d’autres personnes à concevoir des plastiques en gardant à l’esprit le cycle de vie complet. Tout comme les plastiques doivent être conçus en fonction des propriétés de leur application initiale, ils doivent également être conçus pour éviter la destination finale de 90 % des déchets plastiques : les décharges et l’environnement.

Nos premières versions de mousses biosourcées produisent un matériau rigide adapté à une utilisation dans les panneaux à âme en mousse utilisés dans la construction ou pour l'isolation des réfrigérateurs. Nous avons également créé une version légère et flexible qui peut être utilisée pour les applications de rembourrage et d'emballage. Les premiers tests de ces matériaux ont montré une bonne durabilité dans des conditions humides, augmentant ainsi leurs chances d'être adoptés commercialement.

Les mousses de polyuréthane sont largement utilisées en raison de leur polyvalence. La formulation que nous avons initialement découverte est en cours de traduction pour créer une bibliothèque de précurseurs qui peuvent être mélangés pour produire les propriétés souhaitées, comme la résistance et la lavabilité, dans chaque application.

Srikanth Pilla, professeur d'ingénierie, Université de Clemson et James Sternberg, professeur adjoint de recherche en génie automobile, Université de Clemson