viable aux ressources non renouvelables.
Un groupe de recherche international dirigé par Jaana Vapaavuori de l'université d'Aalto en Finlande a réalisé un examen approfondi des possibilités offertes par la biomasse végétale, ou lignocellulose, pour les applications optiques, en remplacement de matériaux moins respectueux de l'environnement mais couramment utilisés comme le sable et les plastiques. Comme l'indique la revue Advanced Materials [Kaschuk et al. Adv. Mater. (2021) DOI : 10.1002/adma.202104473], le groupe a montré comment produire des cellules solaires et du verre à partir de biodéchets, un substitut viable aux ressources non renouvelables.
L'équipe a résumé les éléments nécessaires à la production et à l'application de matériaux végétaux optiquement fonctionnels dans de nouvelles applications de matériaux intelligents. Comme l'a déclaré M. Vapaavuori, "nous voulions déterminer de la manière la plus exhaustive possible comment la lignocellulose pourrait remplacer les ressources non renouvelables que l'on trouve dans des technologies largement utilisées, comme les dispositifs intelligents ou les cellules solaires".
La lignocellulose, qui est composée de polymères glucidiques tels que la cellulose et l'hémicellulose, et du polymère aromatique lignine, est présente dans presque toutes les plantes. Lorsque cette biomasse est décomposée en éléments extrêmement petits, puis reconstituée, elle peut être utilisée pour développer des matériaux biocomposites totalement nouveaux, tels que des panneaux de particules et des composites bois/plastique pour la construction.
Cependant, ses caractéristiques telles que la transparence, la réflectivité, le filtrage de la lumière UV et les couleurs structurelles signifient que le matériau peut également être utilisé dans des applications optiques, comme le montre cette étude. L'utilisation de combinaisons de ses propriétés pourrait conduire au développement de surfaces réactives à la lumière pour les fenêtres ou de matériaux réagissant aux produits chimiques ou à la vapeur, et peut-être même de protecteurs UV capables d'absorber les rayonnements, offrant ainsi un écran solaire aux surfaces.
La possibilité d'ajouter des fonctionnalités et de personnaliser la lignocellulose y contribue, par exemple en remplaçant le verre dans les cellules solaires pour améliorer leur efficacité et leur absorption de la lumière. Les stratégies permettant d'isoler les principaux éléments constitutifs du matériau sont examinées dans cette revue, ainsi que les effets de la fibrillation, de l'alignement des fibrilles, de la densification, de l'auto-assemblage, de la formation de motifs en surface et de la composition en fonction de leur rôle dans l'ingénierie des performances optiques.
L'étude souligne également l'ampleur de la lignocellulose inutilisée produite par l'industrie et l'agriculture chaque année, estimée à plus d'un milliard de tonnes de déchets de biomasse. L'étude souligne que la mise à l'échelle de cette lignocellulose à des fins commerciales nécessiterait de nouvelles utilisations des déchets biosourcés, tant au niveau de la recherche que de la réglementation gouvernementale, afin de stimuler la demande d'alternatives renouvelables pour les applications optiques. Bien que cette mise à l'échelle ait été considérée comme trop coûteuse, elle devient plus réaliste grâce aux réductions de la consommation d'énergie et des coûts de production. Toutefois, un autre défi, celui de l'utilisation de l'eau dans sa transformation, reste problématique.
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