L’US Navy développe un matériau biodégradable pour imprimer en 3D ses sous-marins

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La pollution par les matières plastiques est un phénomène qui touche aujourd’hui tous les continents et océans du globe. Sur les 300 millions de tonnes de plastiques produits chaque année, seulement 3% sont récupérés, tandis que les 97% restants s’accumulent dans les décharges et les mers. Au total ce sont 10% de déchets plastiques qui finissent dans les océans, polluant ainsi pendant des centaines d’années sa faune et sa flore, soit sous la forme de gros morceaux, ou plus insidieusement de macro et microplastiques.

L’armée américaine qui ont le sait a fait de gros investissements dans des centres de recherches dédiés au développement de l’impression 3D, a récemment présenté une alternative sous la forme d’un nouveau matériau qui pourrait être utilisé pour rendre biodégradables ses équipements sous-marins.

Un intermédiaire autorisé du département américain de la Défense appelé TechLink, a annoncé que des scientifiques de l’US Navy avaient obtenu un brevet de 20 ans pour un matériau imprimable en 3D composé d’un polymère biodégradable qui se décompose avec le temps.

L’idée serait d’utiliser l’impression 3D pour ses véhicules sous-marins autonomes ou sans pilote (UUV), pour les rendre biodégradables en mer. Utilisés pour toutes sortes d’applications comme de la cartographie et de l’observation à l’aide de capteurs océaniques, ces équipements, très souvent sont abandonnés au fond de l’océan. La principale raison invoquée est le coût très élevé de leur récupération.

Partis de cette problématique, trois scientifiques de l’US Navy, Josh Kogot, Ryan Kincer et April Hirsch, ont mis au point dans leur laboratoire – le Naval Surface Warfare Center de Floride – un matériau permettant une dégradation contrôlée de la structure des sous-marins. Les protagonistes expliquent avoir formulé un matériau comprenant des polymères tels que le succinate de polybutylène (PBS), du polycaprolactone (PCL) et du polyhydroxyalcanoate (PHA), ainsi qu’un gélifiant à base d’agar, une substance obtenue à partir de certaines espèces d’algues rouges.

« Il existe un besoin non satisfait de produire des structures imprimables 3D biodégradables marines »

résine imprimable en 3D biodégradable

Les docteurs Josh Kogot, Michelle Kincer et Ryan Kincer au Naval Surface Warfare Center à Panama City montrent la résine synthétique de myxine qu’ils ont développée en 2016 (crédits photos US Navy)

Le matériau obtenu pourrait être ainsi imprimé en 3D dans n’importe quelle taille ou forme avant de se dégrader avant un certain laps de temps. « Il n’existe actuellement aucun moyen connu de concevoir et de produire ces structures afin que leur taux de dégradation puisse être contrôlé. » Peut-on lire dans le brevet. « Il existe un besoin non satisfait de produire des structures imprimables 3D biodégradables marines pour lesquelles le taux de dégradation de chaque structure peut être sélectionné pour une mission particulière. »

On apprend que des matériaux biologiques ont également été ajoutés par les scientifiques, comme de la bave synthétique de myxine, qui jouerait le rôle de catalyseur dans la biodégradation en se nourrissant des polymères biodégradables. Lorsque ces matériaux biologiques sont incorporés dans la composition, l’extrusion se fait à des températures relativement basses pour éviter de nuire aux microorganismes ou autres produits biologiques.

L’équipe de chercheurs envisage déjà d’autres formulations et additifs qui pourraient amener à d’autres réactions, comme des nutriments pour soutenir la croissance et l’activité des microorganismes, des antibiotiques pour la sélection ou la dissuasion de la croissance des microorganismes, ou encore certains agents solidifiants.

Bien sûr les applications possibles avec ce matériau biodégradable pourraient s’étendre à un bien plus grand nombre de secteurs, aussi bien dans l’eau que sur terre. Pour l’heure les protagonistes attendent la validation de leur brevet pour une éventuelle commercialisation de leur solution.