Ce n’est pas tous les jours que nous avons l’opportunité d’interviewer un de nos clients outre-atlantique ! Ce correspondant n’est autre que la prestigieuse California University of Technology (communément appelé CALTECH) représentée par deux chercheurs, Dr. Israel Kellersztein et Prof. Chiara Daraio du département de génie mécanique et civil de Caltech. Dans cette interview, nous nous entretenons avec ces chercheurs au sujet de leurs recherches novatrices sur l’utilisation de la chlorelle comme matériau de construction naturel. Ils explorent les propriétés uniques des microalgues pour la construction durable, animés par le désir de créer des matériaux respectueux de l’environnement.
Un aspect clé de leur recherche est la pureté de la chlorelle, qui est cruciale pour obtenir des résultats cohérents et fiables. C’est pourquoi ils ont choisi la Chlorella eChlorial, reconnue pour sa pureté exceptionnelle, et l’utilisent depuis plusieurs années. Ce choix souligne l’importance des matériaux de haute qualité dans les avancées scientifiques. Dans cette discussion, le Dr Kellersztein et le Prof. Daraio partagent leurs motivations, leurs résultats et l’avenir potentiel des matériaux à base de chlorelle dans l’industrie de la construction. Leurs recherches a fait l’objet d’une publication scientifique citée dans les sources de cet article.
Comment vous êtes-vous intéressé à l’étude de la chlorelle pour les matériaux structurels ?
Notre intérêt pour l’étude de la chlorelle en tant que matériau naturel pour des applications structurelles est né du désir de répondre aux préoccupations environnementales et d’explorer des solutions innovantes et durables pour de nouveaux matériaux d’emballage et de construction qui ne reposent pas sur des polymères synthétiques.
Nous avons été intrigués par les caractéristiques distinctives de la chlorelle, notamment son taux de croissance rapide, sa composition biochimique complexe, ainsi que la forme et la taille de ses cellules. La perspective de contribuer à la production de matériaux respectueux de l’environnement nous a incités à étudier la chlorelle pour des applications structurelles.
Qu’est-ce qui fait que la chlorelle peut être utilisée dans les matériaux de construction ?
Les cellules de la chlorelle présentent plusieurs caractéristiques qui en font un candidat idéal pour les applications structurelles. La chlorelle peut être cultivée rapidement et durablement, ce qui en fait une ressource renouvelable et respectueuse de l’environnement. Les cellules ont une grande surface en raison de leur petite taille et de leur forme sphérique, ce qui est particulièrement important pour favoriser les interactions avec d’autres matériaux lors de la conception de composites.
L’une des propriétés les plus importantes de la chlorelle réside dans sa paroi cellulaire. Cette fine couche externe est responsable de plusieurs fonctions critiques, notamment le soutien structurel, la protection et la perméabilité de la cellule. Dans le cas de la chlorelle, la paroi cellulaire est riche en cellulose, un biopolymère très rigide et résistant. La paroi cellulaire robuste à base de cellulose fournit la rigidité et la résistance nécessaires à diverses applications. Le maintien de la paroi cellulaire intacte et la conservation de la forme sphérique de la chlorelle sont essentiels pour concevoir des matériaux structurels efficaces à base de cellules de chlorelle. Ces propriétés font de la chlorelle un matériau prometteur pour la création de matériaux structurels solides, légers et durables.
Pourquoi la pureté de la chlorelle est-elle importante pour son utilisation dans les matériaux structurels ?
La présence de composants supplémentaires, ou impuretés, dans la chlorelle peut affecter considérablement ses propriétés, y compris ses performances mécaniques. En tant que scientifiques et ingénieurs, notre objectif est de concevoir des matériaux aux propriétés mécaniques constantes. Dans le cas des matériaux à base de chlorelle, nous cherchons à produire des structures qui se comportent toujours de la même manière.
Pour ce faire, la chlorelle doit être aussi pure que possible. Sinon, les propriétés du matériau final seront affectées par des contaminants, qui peuvent interagir faiblement avec les cellules de la chlorelle, ce qui entraîne des discontinuités et des défauts. La pureté de la chlorelle est cruciale car elle garantit la fiabilité et la durabilité des structures obtenues, ce qui les rend efficaces en tant que matériaux structurels.
Quels sont les avantages des matériaux à base de chlorelle par rapport aux matériaux traditionnels ?
Les matériaux polymères synthétiques, tels que le polyéthylène ou le polypropylène, sont dérivés de matières premières obtenues à partir de combustibles fossiles, notamment le pétrole ou le gaz naturel. Ce processus de production consomme beaucoup d’énergie. En outre, les polymères synthétiques ne sont pas biodégradables, ce qui entraîne une pollution de l’environnement lorsqu’ils sont mis au rebut, car ils libèrent des produits chimiques nocifs et des polluants dans l’environnement.
Les polymères biodégradables, tels que l’acide polylactique, offrent une alternative mais sont associés à des coûts d’extraction et de production élevés. En outre, la culture de plantes naturelles pour l’extraction de monomères peut impliquer l’utilisation d’engrais, ce qui entraîne une pollution et une concurrence pour les ressources alimentaires. La déforestation, comme dans le cas du bois, contribue au réchauffement de la planète en augmentant la température des sols.
L’utilisation de la chlorelle comme ressource naturelle pour la conception de matériaux présente de nombreux avantages. Elle favorise la préservation de l’environnement, la conservation des ressources et l’atténuation du changement climatique.
La chlorelle, absorbe plus de dioxyde de carbone que les plantes terrestres. Elle peut prospérer dans divers environnements sans entrer en concurrence avec les terres agricoles.
Quels sont les défis auxquels vous êtes confrontés dans le développement de la chlorelle en tant que matériau durable ?
Les microalgues sont depuis longtemps un sujet de recherche dans les sciences de la vie, servant de système modèle pour comprendre les mécanismes de prolifération cellulaire et les activités photosynthétiques, entre autres. Dans le domaine de la science des matériaux, les microalgues représentent une nouvelle classe de ressources pour la conception de nouveaux biomatériaux dotés de capacités structurelles.
Les cellules des microalgues sont composées de divers matériaux, notamment de protéines, de lipides et de polysaccharides, ce qui en fait un système complexe. En outre, la morphologie et les caractéristiques de la paroi cellulaire sont complexes, ce qui nécessite des recherches supplémentaires pour comprendre pleinement comment les matériaux à base de chlorelle peuvent être traités et améliorés.
Cela implique d’étudier les interactions potentielles entre les cellules de chlorelle et les renforts naturels ou synthétiques, ainsi que de comprendre les effets des différents paramètres de traitement tels que la pression, la température ou la viscosité lors de la conception de ces matériaux.
Quel est l’avenir de la chlorelle dans les secteurs de la construction et de l’emballage, et quelles mesures prenez-vous pour y parvenir ?
Nous prévoyons de voir non seulement la chlorelle, mais aussi d’autres souches de microalgues impliquées dans diverses applications, y compris l’emballage et la construction. Les recherches préliminaires indiquent que les capacités mécaniques de ces matériaux sont comparables à celles des polymères de base, tels que le polypropylène ou le polyéthylène. En outre, les matériaux à base d’algues offrent un potentiel pour différentes fonctionnalités au-delà des propriétés mécaniques, telles que l’isolation thermique ou acoustique.
Des efforts considérables sont actuellement déployés pour développer des méthodes de traitement, en particulier l‘impression 3D, qui offre un processus plus durable permettant la conception de formes plus complexes. En outre, des recherches sont en cours pour étudier le moulage par compression de spiruline ou d’algues dérivées d’eaux usées.
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