Hydrogel de nanocellulose imprimé en 3D pour une construction plus verte

Le mélange utilise de l’alginate d’algues pour augmenter la flexibilité de l’hydrogel

(Rinnovabili.it) – Aujourd’hui, le secteur de la construction consomme 50 % des ressources fossiles mondiales, génère 40 % des déchets mondiaux et est à l’origine de 39 % des émissions de dioxyde de carbone. Si nous voulons atteindre le décarbonisation Au total, le chemin à parcourir doit nécessairement inclure également le développement de biomatériaux innovants et avec un impact environnemental réduit. Comme la nanocellulose et l’hydrogel d’algues imprimés en 3D grâce aux recherches menées par Université de technologie Chalmers en Suède et depuis Centre scientifique du bois de Wallenberg.

La nanocellulose est en effet bien connue parmi les biomatériaux également associés à l’impression 3D, son application concerne jusqu’à présent principalement la médecine, grâce à sa biocompatibilité et à son humidité. Cependant, jusqu’à présent, on n’avait jamais pensé à appliquer les propriétés de la nanocellulose à l’architecture par le biais d’un processus de séchage.

«Pour la première fois, nous avons exploré une application architecturale de l’hydrogel de nanocellulose. Plus précisément, nous avons fourni des informations jusqu’alors manquantes sur ses fonctionnalités liées à la conception et avons montré, à l’aide de nos échantillons et prototypes, la possibilité de réglage de ces fonctionnalités grâce à une conception numérique personnalisée et à l’impression 3D robotisée. il prétend Malgorzata Zboinskaauteur principal de l’étude de l’Université de technologie Chalmers.

Nanocellulose, eau et algues

L’équipe a utilisé fibres De nanocellulose et eau, en ajoutant un matériau produit par des algues et communément appelé alginate. Grâce à’alginate et sa flexibilité, les chercheurs ont pu transformer le composé en un hydrogel de nanocellulose imprimable en 3D. Le résultat est un biomatériau à faible impact qui pourrait jouer un rôle important sur le marché des produits de construction. « La nanocellulose utilisée dans cette étude peut provenir de la foresterie, de l’agriculture, des usines de papier et des résidus de paille agricole. En ce sens, c’est un matériau très abondant. Malgorzata Zboinska souligne également.

La boucle se referme grâce à l’impression 3D

En partant d’un biomatériau d’hydrogel de nanocellulose, on arrive ensuite au procédé d’impression, autre élément « vert » de la recherche. L’utilisation de l’impression 3D en architecture pourrait contribuer de manière significative à rendre ce secteur plus performant circulaire, en préservant autant de ressources que possible. L’impression 3D supprime la production d’objets de support, tels que des coffrages ou des moules, éliminer une partie des déchets. En plus c’est une solution très économe en énergie. Le système d’impression robotique utilisé par les chercheurs n’utilise aucune chaleur, mais uniquement pression de l’air. « De cette façon, nous économisons beaucoup d’énergie puisque nous travaillons uniquement à température ambiante », souligne Malgorzata Zboinska. « Le processus économe en énergie repose sur les propriétés rhéofluidifiantes de l’hydrogel de nanocellulose. Lorsqu’une pression est appliquée, il se liquéfie, permettant ainsi son impression en 3D, mais lorsque la pression est supprimée, il conserve sa forme. Une solution qui a permis à l’équipe de travailler sans les processus énergivores courants dans le secteur de la construction.

Le solutions testées avec l’hydrogel de nanocellulose par les chercheurs sont infinies : depuis les composants architecturaux autonomes, tels que les cloisons légères, les rideaux et les systèmes de panneaux muraux, jusqu’au revêtement des composants de construction existants, tels que les carreaux muraux, les éléments acoustiques ou isolants.

« Les matériaux de construction traditionnels sont conçus pour durer des centaines d’années. Nous avons du béton, du verre et toutes sortes de matériaux durs qui durent et nous savons comment ils vieilliront avec le temps. En revanche, les matériaux biosourcés contiennent de la matière organique, conçue dès le départ pour se biodégrader et retourner dans la nature. Nous devons donc acquérir des connaissances complètement nouvelles sur la manière de les appliquer en architecture et de prendre en compte leurs cycles de vie plus courts et leurs comportements hétérogènes, plus similaires à ceux que l’on trouve dans la nature plutôt que dans un environnement artificiel entièrement contrôlé. Les chercheurs en design et les architectes recherchent désormais intensément des moyens de concevoir des produits fabriqués à partir de ces matériaux, à la fois fonctionnellement et esthétiquement. conclut Malgorzata Zboinska. L’étude a été publiée dans la revue Matériaux et conception.