Des scientifiques développent un papier à base de pollen recyclable pour une impression et une « désimpression » répétées

Des scientifiques développent un papier à base de pollen recyclable pour une impression et une « désimpression » répétées

Les scientifiques du NTU pensent que leur papier au pollen pourrait être une option plus écologique que le papier conventionnel. Crédit : NTU Singapour. Crédit : Université technologique de Nanyang

Des scientifiques de l’Université technologique de Nanyang à Singapour (NTU Singapour) ont mis au point un “papier” à base de pollen qui, après avoir été imprimé, peut être “effacé” et réutilisé plusieurs fois sans endommager le papier.

Dans un article de recherche publié en ligne dans Matériaux avancés le 5 avril, les scientifiques de NTU Singapour ont démontré comment des images couleur haute résolution pouvaient être imprimées sur du papier de pollen non allergène avec une imprimante laser, puis “non imprimées” – en retirant complètement le toner sans endommager le papier – avec une solution alcaline . Ils ont démontré que ce processus pouvait être répété jusqu’à au moins huit fois.

Ce papier pollen innovant et prêt à imprimer pourrait devenir une alternative écologique au papier conventionnel, qui est fabriqué via un processus en plusieurs étapes avec un impact environnemental négatif important, a déclaré l’équipe NTU dirigée par les professeurs Subra Suresh et Cho Nam-Joon.

Cela pourrait également aider à réduire les émissions de carbone et la consommation d’énergie associées au recyclage conventionnel du papier, qui implique la remise en pâte, la détonification (élimination du toner de l’imprimante) et la reconstruction.

Les autres membres de cette équipe de recherche entièrement NTU sont le chercheur Dr Ze Zhao, les étudiants diplômés Jingyu Deng et Hyunhyuk Tae, et l’ancien étudiant diplômé Mohammed Shahrudin Ibrahim.

Le professeur Subra Suresh, président de NTU et auteur principal de l’article, a déclaré : “Grâce à cette étude, nous avons montré que nous pouvions imprimer des images couleur haute résolution sur du papier produit à partir d’un matériau naturel à base de plantes rendu non allergène grâce à un processus que nous avons récemment développé. Nous avons en outre démontré la faisabilité de le faire à plusieurs reprises sans détruire le papier, faisant de ce matériau une alternative écologique viable au papier conventionnel à base de bois. Il s’agit d’une nouvelle approche du recyclage du papier, pas seulement en fabriquant du papier en une manière plus durable, mais aussi en prolongeant la durée de vie du papier afin que nous tirions le maximum de valeur de chaque morceau de papier que nous produisons. Les concepts établis ici, avec d’autres développements dans la fabrication évolutive, pourraient être adaptés et étendus pour produire d’autres produits à base de papier “directement imprimables” tels que les cartons et conteneurs de stockage et d’expédition.”

Le professeur Cho Nam-Joon, auteur principal de l’article, a déclaré : « En plus d’être facilement recyclable, notre papier à base de pollen est également très polyvalent. Contrairement au papier conventionnel à base de bois, le pollen est généré en grande quantité et est naturellement renouvelable, ce qui rend c’est potentiellement une matière première attrayante en termes d’évolutivité, d’économie et de durabilité environnementale De plus, en intégrant des matériaux conducteurs au papier de pollen, nous pourrions potentiellement utiliser le matériau dans l’électronique douce, les capteurs verts et les générateurs pour obtenir des fonctions et des propriétés avancées .”

Cette innovation s’ajoute à la série de découvertes et d’avancées technologiques lancées par les chercheurs de NTU dans de nombreuses disciplines, dont la recherche scientifique de pointe traduit l’engagement de NTU en faveur de la durabilité en pratiques qui profitent à l’industrie et à la société, conformément à la vision décrite dans le Manifeste de durabilité de l’Université publié en 2021 et le plan stratégique NTU 2025.

Une demande de brevet a été déposée sur cette innovation NTU.

Une fabrication de papier plus durable

Le papier conventionnel est fabriqué à partir de fibres de cellulose présentes dans le bois, et le processus de fabrication du papier implique des étapes énergivores telles que l’abattage, l’écorçage et le déchiquetage. L’industrie des pâtes et papiers représentant 33 à 40 % de tout le bois industriel commercialisé dans le monde[1]cette forme de fabrication de papier s’ajoute au problème mondial de la déforestation et de l’augmentation des émissions de carbone.

Les grains de pollen, en revanche, sont générés régulièrement et en grandes quantités en tant que supports de matériel génétique dans la reproduction des plantes. Le processus de fabrication du papier à base de pollen est similaire à la fabrication traditionnelle du savon, qui est beaucoup plus simple et moins énergivore.

À l’aide d’hydroxyde de potassium, les scientifiques ont d’abord retiré les composants cellulaires encapsulés dans les grains de pollen de tournesol résistants et les ont transformés en particules de microgel souples. Cette étape élimine également le composant du pollen qui provoque des allergies.

Les scientifiques ont ensuite utilisé de l’eau déionisée pour éliminer les particules indésirables du microgel de pollen résultant, avant de le couler dans un moule de 22 cm x 22 cm pour le séchage à l’air. Cela forme un morceau de papier d’environ 0,03 mm d’épaisseur, soit environ la moitié de l’épaisseur d’un cheveu humain.







Crédit : Université technologique de Nanyang

Des recherches antérieures menées par la même équipe NTU ont montré que le papier de pollen peut se plier et s’enrouler en réponse à l’humidité de l’air. Pour “stabiliser” le papier et le rendre insensible à l’humidité, les scientifiques l’ont immergé dans de l’acide acétique, un composant actif du vinaigre.

Imprimez, rincez et répétez

Pour démontrer l’imprimabilité de leur papier au pollen de tournesol, les scientifiques du NTU ont imprimé une peinture de la série Tournesols de Vincent Van Gogh à l’aide d’une imprimante laser. Ils ont constaté que le papier traversait l’imprimante sans aucune déchirure ni dommage.

Aucune des particules de poudre de toner ne s’est détachée lorsque le ruban a été collé sur l’image imprimée et retiré, ce qui suggère que la couche de toner était bien déposée sur la surface du papier de pollen.

Alors que les couleurs de l’image imprimée sur du papier pollen différaient légèrement de la même image imprimée sur du papier conventionnel (en partie à cause des différences dans les traitements ultérieurs), la résolution et la clarté de l’image sur les deux types de papier étaient comparables.

Les scientifiques ont également découvert que l’immersion ultérieure dans l’eau n’endommageait ni ne ramollissait le papier de pollen imprimé, un résultat essentiel pour les matériaux utilisés pour l’impression.

L’équipe de NTU a ensuite montré que le papier de pollen pouvait ne pas être imprimé. La « désimpression » est un concept qui a émergé ces dernières années comme une alternative écologique aux méthodes conventionnelles pour éliminer le toner du papier usagé avant qu’il ne soit recyclé. Cette désimpression implique un affaiblissement de la liaison entre la poudre de toner et le papier pour l’impression laser.

Les scientifiques l’ont fait en immergeant le papier et en le frottant doucement dans un réactif de laboratoire commun qui est alcalin pendant deux minutes. Le papier de pollen gonflait lorsqu’il était immergé dans la solution alcaline, provoquant la désintégration mécanique de la couche de toner et sa séparation du papier.

Gonflé par le processus de désimpression, le papier a ensuite été laissé à rétrécir dans de l’éthanol pendant cinq minutes et séché à l’air. Après l’avoir traité avec de l’acide acétique, le papier était à nouveau prêt pour l’impression.

Ce processus de traitement du papier de pollen avec de l’acide, d’impression, puis de rinçage de l’image imprimée, pouvait être répété huit fois sans aucune perte de l’intégrité structurelle du papier ou de la qualité des images imprimées.

Cela contraste avec les techniques de désimpression utilisées pour le papier conventionnel qui impliquent l’utilisation de produits chimiques (par exemple, le chloroforme ou l’acétone) pour affaiblir la liaison entre le toner et le papier, ou l’utilisation d’une lumière à haute intensité pour retirer le toner du papier imprimé. Ces deux étapes pourraient endommager l’intégrité physique du papier, le rendant impropre à la réimpression. De plus, l’utilisation de produits chimiques pourrait poser des risques pour l’environnement et la santé, ont déclaré les scientifiques.

Outre le pollen de tournesol, les scientifiques du NTU ont découvert que les grains de pollen de camélia et de lotus pouvaient également être utilisés pour fabriquer un matériau semblable à du papier, similaire au papier de pollen de tournesol. Leurs travaux montrent ainsi que plus d’un type de pollen pourrait être utilisé pour créer des alternatives à base de pollen au papier conventionnel.

Cette étude s’appuie sur le corps de recherche de l’équipe sur le pollen menée à NTU au cours des dernières années. Les professeurs Cho et Suresh et leur équipe de recherche ont précédemment démontré que le papier de pollen pouvait se plier, s’enrouler et même ramper comme une chenille en réponse à l’évolution des niveaux d’humidité dans l’air, faisant de ce matériau un candidat potentiel pour des applications en robotique douce.

La même équipe a également montré qu’elle pouvait faire en sorte que le papier pollen se plie en différentes configurations 3D en imprimant différents motifs sur le papier.


Le « papier » à base de pollen est prometteur pour une nouvelle génération de composants naturels


Plus d’information:
Ze Zhao et al, Papier à base de plantes naturelles recyclable et réutilisable pour l’impression et la désimpression numérique répétées, Matériaux avancés (2022). DOI : 10.1002/adma.202109367

Fourni par l’Université technologique de Nanyang

Citation: Des scientifiques développent un papier recyclable à base de pollen pour une impression et une « désimpression » répétées (2022, 5 avril) récupéré le 5 avril 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-04-scientists-recyclable-pollen-based-paper -unprinting.html

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