Des chercheurs développent des pailles en papier 100 % biodégradables qui ne se détrempent pas

1 février 2023

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par le Conseil national de recherches sur la science et la technologie

Les pailles en papier actuellement disponibles ne sont pas entièrement faites de papier seul. Les pailles faites de papier à 100 % deviennent trop détrempées lorsqu'elles entrent en contact avec des liquides et ne peuvent pas fonctionner comme des pailles. En conséquence, leurs surfaces doivent être revêtues.

Les matériaux de revêtement les plus couramment utilisés pour les pailles en papier sont le polyéthylène (PE) ou la résine acrylique, les mêmes matériaux utilisés pour fabriquer des sacs en plastique et des adhésifs. Les gobelets en papier sont également recouverts des mêmes matériaux que les pailles en papier. Un grand nombre d'études antérieures ont rapporté que le revêtement en polyéthylène sur les gobelets en papier jetés peut se désintégrer en petites particules sans être complètement décomposé et devenir des microplastiques. De plus, ces produits en papier sont fabriqués avec du papier et du plastique (deux matériaux très différents) et il est donc difficile de les recycler.

Les pailles en papier conventionnelles ne sont pas pratiques à utiliser. Lors d'un contact prolongé avec un liquide, ils deviennent détrempés. Et lorsque ces pailles sont utilisées pour boire des boissons gazeuses, de nombreuses bulles se forment en raison de leurs propriétés de surface. Actuellement, les pailles en acide polylactique (PLA) et les pailles de riz sont disponibles sur le marché comme alternatives aux pailles en papier. Cependant, les pailles en PLA, également appelées pailles en plastique de maïs, ne se décomposent pas bien dans l'océan. Bien que les pailles de riz se décomposent bien dans l'environnement, elles présentent des inconvénients, notamment des prix plus élevés en raison des difficultés de leur production en série et de leurs sections transversales tranchantes.

L'équipe de recherche conjointe du Dr Oh Dongyeop et du Dr Kwak Hojung du KRICT et du professeur Park Jeyoung de l'Université Sogang ont développé des pailles en papier écologiques qui sont 100% biodégradables, plus performantes que les pailles en papier conventionnelles et peuvent être facilement produites en masse. . La recherche est publiée dans la revue Advanced Science.

À l'aide de leur technologie, l'équipe de recherche a synthétisé un plastique biodégradable bien connu, le succinate de polybutylène (PBS), en ajoutant une petite quantité de nanocristaux de cellulose pour créer un matériau de revêtement. Les nanocristaux de cellulose ajoutés sont le même matériau que le composant principal du papier, ce qui permet au plastique biodégradable de se fixer fermement à la surface du papier pendant le processus de revêtement.

Les pailles en papier conventionnelles n'incorporent pas de matériau qui fixera fortement le revêtement plastique à la surface des pailles. Par conséquent, les surfaces des pailles ne sont pas uniformément recouvertes de plastique, ce qui entrave leur utilisation. Les limitations les plus importantes que cela crée sont que les pailles deviennent détrempées lorsqu'un liquide touche la partie non revêtue et que des bulles se forment abondamment lorsque des pailles en papier sont laissées dans des boissons gazeuses. En effet, la partie non revêtue se combine facilement avec l'eau, tandis que la partie en plastique revêtue a la propriété de repousser l'eau, ce qui fait que la boisson gazeuse entre en contact avec la surface inégale des pailles en papier.

Ces limitations sont surmontées par les nouvelles pailles en papier développées par notre équipe de recherche ; ils ne deviennent pas facilement détrempés ou ne provoquent pas la formation de bulles dans les boissons gazeuses car le matériau d'enrobage recouvre uniformément et fortement la surface des pailles. De plus, le matériau de revêtement est composé de papier et de plastique biodégradable et se décomposera et se dégradera donc complètement.

L'équipe de recherche a découvert que ces pailles en papier écologiques conservent leur intégrité physique dans les boissons froides et chaudes. L'équipe a également constaté que les pailles ne devenaient pas détrempées lorsqu'elles étaient utilisées pour mélanger diverses boissons telles que l'eau, le thé, les boissons gazeuses, le lait et d'autres boissons contenant des lipides, ou lors d'un contact prolongé avec des liquides. Le degré de ramollissement des nouvelles pailles en papier et des pailles en papier conventionnelles a été comparé. La paille en papier conventionnelle était fortement pliée lorsqu'un poids d'environ 25 g était suspendu après que la paille ait été plongée dans de l'eau froide à 5°C pendant 1 min. En revanche, la nouvelle paille en papier ne pliait pas autant même lorsque le poids était supérieur à 50 g dans les mêmes conditions.

Les pailles nouvellement développées se décomposent bien, même dans l'océan. En général, le papier ou le plastique se décompose beaucoup plus lentement dans l'océan que dans le sol en raison de la basse température et de la salinité élevée de l'océan, qui empêchent la croissance des microbes. L'équipe de recherche a effectué un test de décomposition dans un environnement marin en immergeant les échantillons de paille à une profondeur de 1,5 à 2 m sur la côte près de Pohang, en Corée du Sud.

Les pailles en plastique ordinaires et les pailles en plastique de maïs ne se sont pas décomposées après 120 jours. Les pailles en papier conventionnelles ont conservé leur forme et n'ont perdu que 5 % de leur poids total. En revanche, les pailles développées par l'équipe de recherche ont perdu plus de 50 % de leur poids après 60 jours et se sont complètement décomposées après 120 jours.

"Cette technologie n'est qu'un petit pas vers la direction que nous devons prendre à l'ère du plastique. Transformer une paille en plastique que nous utilisons souvent en une paille en papier n'aura pas d'impact immédiat sur notre environnement, mais la différence sera profonde avec le temps. Si nous passer progressivement de l'utilisation de produits en plastique jetables pratiques à divers produits respectueux de l'environnement, notre futur environnement sera beaucoup plus sûr que ce dont nous nous inquiétons maintenant », a déclaré le chercheur en chef, le Dr Oh Dongyeop.

Plus d'information: Hojung Kwak et al, biodégradables, résistants à l'eau, anti-pétillement, pailles en papier composite polyester nanocellulose, Advanced Science (2022). DOI : 10.1002/advs.202205554

Informations sur la revue :Sciences avancées

Fourni par le Conseil national de recherches sur la science et la technologie