Un brevet récemment approuvé, intitulé « Développement de matériaux biocomposites pour l’impression 3D à partir de protéines de lait », a ouvert la voie à l’utilisation du lait périmé pour réduire l’empreinte environnementale des matériaux d’impression 3D et remplir les poches des producteurs laitiers du Wisconsin.
Une approche en trois volets
Le Dr Joseph Wu, professeur agrégé de chimie, et le Dr John Obielodan, professeur et directeur du département de génie mécanique et industriel, qui dirigent le projet, avaient pour objectif :
- De réduire le gaspillage économique
- De remédier au fait que les plastiques à base de pétrole ne sont pas biodégradables et présentent des risques pour l’environnement et la santé
- D’explorer le potentiel d’utilisation de la caséine et du lactosérum provenant de produits laitiers périmés pour fabriquer des matières plastiques.
La réutilisation des protéines issues des déchets laitiers pour fabriquer des produits utiles pourrait réduire la dépendance aux polymères dérivés du pétrole. Un avantage supplémentaire est que cela pourrait fournir une nouvelle source de revenus aux producteurs laitiers, ce qui aurait un impact positif sur les communautés rurales du Wisconsin.
L’inspiration derrière cette recherche est venue au début de la pandémie de COVID-19, lorsque les perturbations de la chaîne d’approvisionnement ont entraîné un déversement important de lait dans tout le pays.
« Nous savions que les produits laitiers contiennent des protéines telles que la caséine et le lactosérum », observe Obielodan, professeur et directeur du département d’ingénierie mécanique et industrielle. « Nous nous sommes demandé : « Pourquoi ce lait, au lieu d’être gaspillé, ne pourrait-il pas être transformé en quelque chose de précieux ? » »
Cette simple question a donné lieu à cinq années d’expérimentation, de développement et de persévérance. Ces efforts ont abouti à l’obtention par WiSys d’un brevet américain pour une nouvelle méthode de transformation des déchets laitiers en plastique utilisable, une avancée majeure à l’échelle mondiale alors que l’utilisation généralisée de plastiques non biodégradables à base de pétrole reste une préoccupation majeure.
Les défis rencontrés en cours de route
Le plus grand défi consistait à déterminer quelle forme de protéine serait la plus adaptée à l’objectif visé.
« Nous devions déterminer quel type de protéine, et sous quelle forme, donnerait les meilleurs résultats », explique M. Obielodan. « Nous avons commencé par créer nos propres protéines, puis nous avons testé certaines protéines disponibles dans le commerce avant de trouver celle qui donnait les meilleurs résultats. Ces protéines ont été utilisées avec des matériaux d’impression 3D existants. »
Déterminer le bon mélange d’ingrédients pour le polymère était un autre aspect important de l’étude, car les quantités utilisées ont une incidence sur la résistance et la flexibilité du produit final. Cela signifiait qu’il fallait procéder à certains ajustements pour obtenir les meilleurs résultats. Les étudiants de l’UW-Plattville ont également pu observer de près l’évolution de cette avancée dans le domaine de l’impression 3D.
« Nous avons fait appel à des étudiants et les avons embauchés pour nous aider à mettre en place l’expérience », explique Wu. « Ils devaient décomposer la protéine et essayer de la purifier. Nous avons fait appel à des étudiants en chimie et en génie mécanique. »
Quelle est la prochaine étape ?
Ce projet est un excellent exemple de la pensée circulaire. En réutilisant ce qui serait autrement des déchets alimentaires, cette innovation réduit l’empreinte environnementale des matériaux d’impression 3D tout en diminuant les coûts pour les fabricants et les amateurs.
La prochaine étape consisterait à poursuivre le développement de la technologie et à transférer la propriété intellectuelle à des partenaires industriels en vue de sa commercialisation.
« À l’avenir, divers produits pourraient être fabriqués à partir de protéines dérivées du lait », a déclaré Obielodan. « Des filaments d’impression 3D à d’autres matériaux techniques, les possibilités sont nombreuses. »
En transformant un déchet en un matériau utile et écologique, cette invention coche toutes les cases : durable, innovante et ayant un impact social. Alors, la prochaine fois que vous verserez un verre de lait ou que vous couperez du fromage, rappelez-vous que ce produit pourrait un jour servir à imprimer votre prochaine coque de téléphone, une pièce pour une voiture ou même un dispositif médical sur mesure.
N’oubliez pas que vous pouvez poster gratuitement les offres d’emploi de l’industrie de la FA sur 3D ADEPT Media ou rechercher un emploi via notre tableau d’offres d’emploi. N’hésitez pas à nous suivre sur nos réseaux sociaux et à vous inscrire à notre newsletter hebdomadaire : Facebook, Twitter, LinkedIn & Instagram !
