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

Professeur d'ingénierie, Université Clemson

Professeur assistant de recherche en génie automobile, Université Clemson

Srikanth Pilla reçoit un financement de la National Science Foundation (prix # 2122822) et du Département de l'énergie (prix # DE-SC0021367) pour soutenir ce travail.

James Sternberg reçoit un financement de la National Science Foundation (prix # 2122822) et du ministère de l'Énergie (prix # DE-SC0021367) pour soutenir ce travail.

L'Université Clemson fournit un financement en tant que membre de The Conversation US.

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

Un nouveau substitut à base de plantes pour la mousse de polyuréthane élimine le risque pour la santé du matériau, que l'on trouve couramment dans l'isolation, les sièges de voiture et d'autres types de rembourrage, et il est plus durable sur le plan environnemental, selon nos nouvelles recherches.

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

Les polyuréthanes sont généralement produits dans une réaction très rapide entre deux produits chimiques fabriqués par l'industrie pétrochimique : les polyols et les isocyanates. Alors que beaucoup de travail a été fait pour trouver des substituts au composant polyol des mousses de polyuréthane, le composant isocyanate est resté en grande partie, malgré ses conséquences pour 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 ténacité 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 entre eux et qu'ils créent physiquement un gel rapidement, de sorte que l'ajout d'un agent moussant peut créer la légèreté structure associée à des mousses de polyuréthane.

La lignine est un matériau difficile à convertir en un 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 non 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 alors être extraits et réutilisés.

Les mousses de polyuréthane sont le sixième plastique le plus produit au monde et pourtant 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 pour les océans, la terre et l'air du monde, 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 biosourcée 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. S'assurer 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 diminuer la quantité qui est jetée.

Nous espérons que la nature de ces mousses inspirera d'autres personnes à concevoir des plastiques en tenant compte du 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 des applications de rembourrage et d'emballage. Les tests initiaux de ces matériaux ont montré une bonne durabilité dans des conditions humides, augmentant 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.