Chaque année, des millions de tonnes de plastique sont jetées dans l’environnement. Ces matériaux, qui peuvent mettre des centaines d’années à se décomposer, se fragmentent en microplastiques, de minuscules particules invisibles à l’œil nu, représentant une menace croissante pour la santé et les écosystèmes. Face à cet enjeu, plusieurs scientifiques cherchent des solutions pour concevoir des matériaux plus durables. 

De récents travaux montrent qu’il serait possible de produire des plastiques plus écologiques à partir de fibres de chanvre et de bioplastiques. C’est ce que démontre la recherche menée par Zainab Rbihi, doctorante en ingénierie à l’École de génie. Ses travaux portent sur le développement de biocomposites biodégradables à base de PLA, de PHB et de chanvre, capables d’offrir de bonnes performances tout en réduisant la dépendance aux plastiques issus du pétrole. Les résultats indiquent notamment que les matériaux contenant 10 à 15 % de fibres de chanvre d’environ 2 millimètres présentent un bon équilibre entre rigidité, souplesse et capacité à être thermoformés. Ces biocomposites pourraient ainsi constituer une alternative durable compatible avec les procédés de fabrication déjà utilisés dans l’industrie. 

Les biocomposites biodégradables sont des matériaux qui combinent un bioplastique et des fibres naturelles. Ils sont fabriqués à partir de PLA (acide polylactique), un bioplastique issu de ressources renouvelables ainsi que de mélanges PLA/PHB (poly(3-hydroxybutyrate)), un autre type de bioplastique composé de polymères biodégradables. Ils sont ensuite renforcés par des fibres de chanvre. Un peu comme le béton, qui est renforcé par de l’acier, les fibres de chanvre viennent ici renforcer le plastique d’origine végétale. 

L’étude visait à optimiser les propriétés de ces biocomposites pour le thermoformage, un procédé qui consiste à chauffer le plastique pour lui donner une forme. Les fibres et les granulés de chanvre ont d’abord été préparés et traités par mercerisation, afin d’améliorer leur adhérence au bioplastique. La doctorante a ensuite évalué l’influence de la taille, de la forme et de la proportion des fibres sur les performances finales des matériaux. Enfin, les biocomposites ont été analysés pour comprendre comment ils réagissent à la chaleur, à la déformation et à l’écoulement. 

Les résultats montrent que l’ajout de chanvre améliore les performances des matériaux, qui deviennent notamment plus rigides et plus résistants à la chaleur. Les biocomposites renforcés par des fibres se distinguent de ceux contenant des granulés : leur forme allongée permet de mieux répartir les contraintes dans le matériau, surtout lorsque les fibres sont traitées chimiquement. Les travaux révèlent aussi que l’ajout de PHB au PLA réduit la fragilité du matériau et facilite sa mise en forme, tout en conservant de bonnes propriétés mécaniques. 

Le projet de recherche de Zainab Rbihi a pour titre « Élaboration de biocomposites à base de PLA/PHB renforcés par du chanvre : caractérisations thermique, mécanique et rhéologique en vue d’applications en soufflage libre ». Il a été réalisé sous la direction de Fouad Erchiqui, professeur titulaire à l’École de génie, et sous la codirection de Denis Rodrigue, professeur à l’Université Laval. La doctorante a soutenu sa thèse avec succès le 1er avril dernier. Le programme de doctorat en ingénierie de l’UQAC est offert en extension par l’UQAT en vertu d'une entente. 

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