Mycofluid : Comment les champignons imprimés en 3D pourraient remplacer les déchets en plastique

Un groupe d’ingénieurs créatifs de l’Université de Washington a récemment présenté un substitut au plastique qui utilise un mélange de marc de café usagé et de biocomposites de mycélium imprimés en 3D pour créer des emballages complexes et résistants à l’eau. La recherche pourrait aider à réduire les déchets et à fournir une solution durable aux problèmes de plastique d’aujourd’hui. Voici tout ce que vous devez savoir.

Les déchets en plastique

Les déchets en plastique sont une préoccupation majeure qui reste un objectif principal pour les environnementalistes et les chercheurs. Il y a actuellement des millions de tonnes de déchets en plastique dans le monde et dans les océans. Pire encore, des études prédisent une augmentation des déchets en plastique chaque année pour un avenir prévisible.

À mesure que ces produits nocifs se décomposent, ils créent des macroplastiques qui pénètrent dans la chaîne alimentaire et, finalement, chez vous. Les microplastiques ne sont pas nocifs en petites doses. Cependant, à mesure que leur volume augmente, leurs effets secondaires augmentent également.

Les solutions de bioimpression

Le terme « bioimpression » fait référence à la fabrication additive utilisant des organismes vivants. Ce secteur d’impression 3D continue de s’étendre à plusieurs industries. À l’avenir, les bioimprimantes pourraient être utilisées pour aider les voyageurs spatiaux à guérir leurs organes et autres parties vitales du corps. Pour le moment, elles pourraient détenir la clé pour réduire les déchets.

Détails de l’étude

Reconnaissant le besoin de substituts au plastique viables et durables, une équipe d’ingénieurs a publié l’étude « Biocomposites de mycélium imprimés en 3D : Méthode d’impression 3D et de culture de composites à base de champignons dans l’impression 3D et la fabrication additive. »¹ L’étude se penche sur l’utilisation de déchets alimentaires, en particulier de marc de café, pour créer un endroit idéal pour la croissance des champignons.

Source – University of Washington

Le marc de café a été choisi pour plusieurs raisons clés. Tout d’abord, des milliards de livres de marc de café sont jetés chaque année, car la majorité du café n’est pas absorbée pendant le processus de fabrication du café. Notamment, bien que le marc de café ait de nombreux nutriments que les champignons comme les champignons peuvent utiliser pour grandir, ils ne sont pas naturellement stériles malgré le fait qu’ils présentent un faible risque de contamination. Pour assurer la stérilité, les chercheurs ont traité le substrat avec des lingettes d’alcool et ont maintenu des protocoles de manipulation propres pour prévenir la croissance microbienne indésirable.

Formation de la peau

La première étape que les champignons prennent lorsqu’ils poussent sur une nouvelle substance est de former une peau de mycélium. Cette peau fonctionne comme un système racinaire, reliant les champignons à la surface et les uns aux autres.

Le mycélium est entièrement biodégradable et ne nuit pas à l’environnement. Impressionnamment, il pousse rapidement et offre une résistance significative à l’eau sans montrer de signes de déformation. Une fois que le mycélium approprié a été sélectionné, les ingénieurs ont découvert comment former le mycélium en formes.

La peau de mycélium est un matériau vivant que les chercheurs ont prouvé capable de détecter à la fois la lumière et les stimulations tactiles. Il a été utilisé pour créer des composants électriques et des conceptions architecturales modulaires et a fait l’objet de recherches sur les robots auto-croissants par le passé. Maintenant, il pourrait aider à réduire les déchets en plastique.

Mycofluid

La décision a été prise de créer une pâte appelée mycofluid. La formulation de Mycofluid est composée de :

• 54,9 % de marc de café usagé – servant de biomasse recyclée principale
• 13,7 % de farine de riz brun – fournissant des glucides pour la croissance fongique
• 5,5 % de spores de graines de céréales moulues – introduisant les spores fongiques
• 1,1 % de gomme de xanthane – agissant comme modificateur de viscosité et liant
• 24,7 % d’eau – maintenant l’humidité pour le développement du mycélium

Le mélange inoculé est battu jusqu’à ce qu’il soit suffisamment lisse pour être expulsé à travers un extrudeur spécial d’imprimante 3D.

Buses conçues à des fins spécifiques

Les ingénieurs ont créé une buse d’imprimante 3D conçue à des fins spécifiques qui intègre une buse d’extrudeur de couche conçue spécifiquement pour gérer la pâte épaisse. La nouvelle tête d’imprimante 3D a été spécialement conçue pour exploiter l’imprimante 3D Jubilee créée au laboratoire de l’agence des machines de l’UW.

Le nouveau système comprenait un système de stockage de pâte amélioré. Ce système peut contenir un litre de pâte et peut être étendu pour des applications plus importantes lorsque cela est nécessaire. Notamment, le stockage et la buse ont été conçus pour gérer différents types de matériaux, reflétant l’objectif de l’ingénieur de fournir plusieurs solutions au problème des déchets en plastique.

Phase de test

Le nouveau système a été testé en imprimant plusieurs articles, notamment une statue Moai, des matériaux d’emballage, trois pièces d’un vase et d’autres articles. Certains des articles, comme le coffre de papillon, avaient plusieurs pièces qui se reliaient.

Les ingénieurs ont imprimé les conceptions à l’aide d’une imprimante propriétaire. Les formes ont ensuite été laissées dans une chambre stérile pendant 10 jours. Cette approche a permis aux spores de former un mycélium solide. Après dix jours, les objets ont été retirés et leur durabilité a été testée.

Notamment, si les articles restaient dans la chambre de stérilisation plus longtemps, ils auraient continué à pousser en champignons. Pour empêcher une croissance supplémentaire, les pièces recouvertes de mycélium ont été retirées et complètement séchées.

Résultats des tests

Les résultats de l’expérience ont montré des promesses. Tout d’abord, le mycélium a réussi à fusionner des pièces imprimées séparément, démontrant que le matériau d’emballage peut être produit en sections modulaires et atteindre encore une forte intégrité structurelle. Cela signifie que le matériau d’emballage peut être utilisé pour des conceptions complexes et un traitement par lots courts. Les tests ont montré que le biocomposite de mycélium a présenté des propriétés mécaniques similaires à celles du foam de polystyrène expansé, couramment utilisé dans l’emballage. Même s’il n’est pas nécessairement plus solide que le polystyrène, il offre une durabilité comparable tout en étant entièrement biodégradable. Selon la documentation de recherche, il a présenté une densité similaire à celle d’un carton de haute qualité.

Résistance à l’eau

Les chercheurs ont mené un test d’absorption d’eau de 24 heures, comparant les biocomposites de mycélium colonisés et non colonisés. Les échantillons colonisés ont présenté seulement 7 % d’absorption, conservant leur forme et leur intégrité structurelle, tandis que les composites à base de café non colonisés se sont entièrement désintégrés dans l’eau.

Il a également offert des niveaux de durabilité prometteurs tout en étant entièrement biodégradable. De plus, il peut être formé plus facilement et avec moins de dépenses.

Avantages potentiels du marché

Cette recherche apporte de nombreux avantages au marché. Tout d’abord, il existe un besoin fort de trouver des alternatives au plastique. La pollution causée par ces déchets a atteint des niveaux dangereux. Pour empêcher que les écosystèmes soient endommagés au-delà de toute réparation, une solution doit apparaître. Cette alternative au plastique est sécuritaire pour l’environnement et abordable.

En outre, elle offre plus qu’une simple alternative au plastique. Les chercheurs cherchent à étendre cette technologie pour créer des alternatives au polystyrène. Combinés, ces matériaux d’emballage pourraient aider à réduire la pollution mondiale et à inspirer d’autres formes de durabilité.

Conceptions complexes

L’un des principaux avantages de ce type d’emballage est sa flexibilité. Le mycélium fusionne des pièces imprimées séparément, créant ainsi un emballage durable qui peut résister à l’impact et à l’humidité. De plus, il peut supporter des conceptions complexes et personnalisées pour des besoins uniques sans nécessiter d’élargir les processus de fabrication.

Fabrication en petite série

Le processus d’impression 3D pour les biocomposites de mycélium est bien adapté à la production personnalisée en petite série, en particulier pour l’emballage d’articles fragiles ou de formes uniques. Contrairement aux produits de mycélium moulés traditionnels, cette méthode permet aux entreprises de produire des conceptions sur mesure sans avoir besoin de moules.

Obstacles à surmonter

Il existe plusieurs obstacles que les ingénieurs doivent encore relever pour que leur nouvelle méthode d’emballage devienne une solution mainstream. Tout d’abord, elle nécessite une stérilisation de base des déchets alimentaires pour soutenir la croissance du mycélium utilisé pour créer le Mycofluid. Cette exigence limitera l’utilisation à grande échelle de cette méthode.

Cependant, à mesure que les chercheurs élargissent le matériau qu’ils utilisent pour inclure tous les types de déchets alimentaires, ils espèrent trouver une solution qui soit à la fois facilement disponible et nécessitant d’être supprimée de l’environnement. Combiner ces exigences garantit que cette alternative ne crée pas plus de déchets tout en aidant à résoudre le problème du plastique.

Entreprises leaders du marché de la bioimpression

Le secteur de la bioimpression continue de s’étendre à mesure que de nouveaux matériaux et méthodes d’impression émergent. Aujourd’hui, les bioimprimantes peuvent créer des maisons entières à l’aide de la terre et d’autres matériaux.

De plus, certaines bioimprimantes peuvent créer des organes humains et d’autres traitements vitaux pour sauver des vies. Ces appareils continuent de s’étendre dans leurs capacités et scénarios d’utilisation. Voici une entreprise qui a établi une réputation pour des solutions innovantes dans le secteur de la bioimpression.

United Therapeutics

United Therapeutics (UTHR ) est entré sur le marché en 1996. Son fondateur, Martine Rothblatt, est un entrepreneur bien connu qui a fondé plusieurs sociétés, notamment SiriusXM. Notamment, la société a été créée après que sa fille soit devenue gravement malade.

Des années plus tard, United Therapeutics est un leader dans le traitement des maladies pulmonaires et la fabrication d’organes. Récemment, la société est entrée dans le secteur de la bioimpression avec l’acquisition de Miromatrix.

United Therapeutics pourrait facilement bénéficier d’une augmentation de la demande dans le secteur de la bioimpression en raison de nouvelles applications telles que les exigences d’emballage. La société propose déjà des produits de bioimpression réputés et est considérée comme un leader de l’industrie. En tant que tel, ceux qui recherchent une action de bioimpression établie devraient effectuer des recherches plus approfondies sur UTHR.

Biocomposites de mycélium imprimés en 3D – Des possibilités infinies

Le concept d’utilisation d’articles comme les déchets de café et les champignons pour créer des matériaux d’emballage durables mérite une reconnaissance. Ce concept, encore en cours de développement, pourrait un jour conduire à des matériaux d’emballage organiques. L’humanité a besoin d’alternatives au plastique, et il se peut que plus d’une solution soit la réponse. Par conséquent, cette recherche pourrait être considérée comme une pièce précieuse de ce puzzle.

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Référence à l’étude :

^{1. Luo, D., Yang, J., & Peek, N. (2025). Biocomposites de mycélium imprimés en 3D : Méthode d’impression 3D et de culture de composites à base de champignons dans l’impression 3D et la fabrication additive. 3D Printing and Additive Manufacturing. https://doi.org/10.1089/3dp.2023.0342}