Vos futurs vêtements seront-ils faits d’algues? – Technoguide

Les matériaux vivants, qui sont fabriqués en abritant des cellules biologiques dans une matrice non vivante, ont gagné en popularité ces dernières années, car les scientifiques reconnaissent que souvent les matériaux les plus robustes sont ceux qui imitent la nature.

Pour la première fois, une équipe internationale de chercheurs de l’Université de Rochester et de l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas a utilisé des imprimantes 3D et une nouvelle technique de bio-impression pour imprimer des algues dans des matériaux photosynthétiques vivants, résistants et résistants. Le matériau a une variété d’applications dans les secteurs de l’énergie, du médical et de la mode. La recherche est publiée dans la revue Advanced Functional Materials.

“L’impression tridimensionnelle est une technologie puissante pour la fabrication de matériaux fonctionnels vivants qui ont un énorme potentiel dans un large éventail d’applications environnementales et humaines.” dit Srikkanth Balasubramanian, chercheur postdoctoral associé à Delft et premier auteur de l’article. “Nous fournissons le premier exemple d’un matériau photosynthétique conçu qui est suffisamment robuste physiquement pour être déployé dans des applications réelles.”

COMMENT CONSTRUIRE DE NOUVEAUX MATÉRIAUX: COMPOSANTS VIVANTS ET NON VIVANTS

Pour créer les matériaux photosynthétiques, les chercheurs ont commencé avec une cellulose bactérienne non vivante – un composé organique produit et excrété par des bactéries. La cellulose bactérienne possède de nombreuses propriétés mécaniques uniques, notamment sa flexibilité, sa ténacité, sa résistance et sa capacité à conserver sa forme, même lorsqu’elle est tordue, écrasée ou déformée physiquement.

La cellulose bactérienne est comme le papier dans une imprimante, tandis que les microalgues vivantes agissent comme l’encre. Les chercheurs ont utilisé une imprimante 3D pour déposer des algues vivantes sur la cellulose bactérienne.

La combinaison de composants vivants (microalgues) et non vivants (cellulose bactérienne) a abouti à un matériau unique qui a la qualité photosynthétique des algues et la robustesse de la cellulose bactérienne; le matériau est résistant et résilient tout en étant écologique, biodégradable et simple et évolutif à produire. La nature végétale du matériau signifie qu’il peut utiliser la photosynthèse pour se «nourrir» sur des périodes de plusieurs semaines, et il peut également être régénéré – un petit échantillon du matériau peut être cultivé sur place pour fabriquer plus de matériaux .

FEUILLES ARTIFICIELLES, PEAUX PHOTOSYNTHÉTIQUES ET BIO-VÊTEMENTS

Les caractéristiques uniques du matériau en font un candidat idéal pour une variété d’applications, y compris de nouveaux produits tels que les feuilles artificielles, les peaux photosynthétiques ou les vêtements biologiques photosynthétiques.

Les feuilles artificielles sont des matériaux qui imitent les feuilles réelles en ce sens qu’elles utilisent la lumière du soleil pour convertir l’eau et le dioxyde de carbone – un facteur majeur du changement climatique – en oxygène et en énergie, tout comme les feuilles pendant la photosynthèse. Les feuilles stockent l’énergie sous forme chimique sous forme de sucres, qui peuvent ensuite être convertis en combustibles. Les feuilles artificielles offrent donc un moyen de produire de l’énergie durable dans les endroits où les plantes ne poussent pas bien, y compris les colonies spatiales. Les feuilles artificielles produites par les chercheurs de Delft et de Rochester sont en outre fabriquées à partir de matériaux respectueux de l’environnement, contrairement à la plupart des technologies de feuilles artificielles actuellement en production, qui sont produites à l’aide de méthodes chimiques toxiques.

“Pour les feuilles artificielles, nos matériaux sont comme prendre les ‘meilleures parties’ des plantes – les feuilles – qui peuvent créer une énergie durable, sans avoir besoin d’utiliser des ressources pour produire des parties de plantes – les tiges et les racines – qui ont besoin mais ne produisent pas d’énergie », explique Anne S. Meyer, professeur agrégé de biologie à Rochester. “Nous fabriquons un matériau qui se concentre uniquement sur la production durable d’énergie.”

Une autre application du matériau serait les peaux photosynthétiques, qui pourraient être utilisées pour les greffes de peau, dit Meyer. «L’oxygène généré aiderait à relancer la cicatrisation de la zone endommagée, ou il pourrait être capable de réaliser une cicatrisation des plaies activée par la lumière.

En plus d’offrir une énergie durable et des traitements médicaux, les matériaux pourraient également changer le secteur de la mode. Les vêtements biologiques fabriqués à partir d’algues permettraient de remédier à certains des effets négatifs sur l’environnement de l’industrie textile actuelle en ce sens qu’il s’agirait de tissus de haute qualité qui seraient produits de manière durable et entièrement biodégradables. Ils travailleraient également pour purifier l’air en éliminant le dioxyde de carbone par photosynthèse et n’auraient pas besoin d’être lavés aussi souvent que les vêtements conventionnels, ce qui réduirait la consommation d’eau.

«Nos matières vivantes sont prometteuses car elles peuvent survivre plusieurs jours sans accès à l’eau ou aux nutriments, et la matière elle-même peut être utilisée comme graine pour faire pousser de nouvelles matières vivantes», explique Marie-Eve Aubin-Tam, professeure agrégée de bionanoscience. à Delft. “Cela ouvre la porte à des applications dans des zones reculées, même dans l’espace, où le matériau peut être ensemencé sur site.”

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