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

Un groupe d’ingénieurs créatifs de l’Université de Washington a récemment présenté une alternative 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. Cette recherche pourrait aider à réduire les déchets et offrir une solution durable aux problèmes plastiques d’aujourd’hui. Voici tout ce que vous devez savoir.

Déchets plastiques

Les déchets plastiques sont une préoccupation majeure qui reste un sujet central pour les environnementalistes et les chercheurs. Il y a actuellement des millions de tonnes de déchets plastiques dans le monde et les océans. Le pire, c’est que les études prévoient une augmentation annuelle des déchets plastiques pour le futur prévisible.
Lorsque ces produits nocifs se décomposent, ils créent des macroplastiques qui pénètrent dans la chaîne alimentaire et, finalement, dans votre corps. Les microplastiques ne sont pas nocifs en petites quantités. Cependant, à mesure que leur volume augmente, leurs effets secondaires augmentent également.

Solutions de bio-impression

Le terme « bioprinting » désigne la fabrication additive utilisant des organismes vivants. Ce secteur de l’impression 3D continue de s’étendre à travers de multiples industries. À l’avenir, les bioprinters pourraient être utilisés pour aider les voyageurs spatiaux à réparer leurs organes et d’autres parties vitales du corps. Pour l’instant, ils pourraient détenir la clé de la réduction des déchets.

Détails de l’étude

Reconnaissant le besoin d’alternatives plastiques viables et durables, une équipe d’ingénieurs a publié l’étude « Biocomposites de mycélium imprimés en 3D: Méthode pour l’impression 3D et la croissance de composites à base de champignons dans l’impression 3D et la fabrication additive».¹ L’étude explore l’utilisation des déchets alimentaires, en particulier le marc de café, pour créer un environnement idéal à la croissance du champignon.

Le marc de café a été choisi pour plusieurs raisons clés. D’une part, des milliards de livres de marc de café sont jetés chaque année, la majeure partie du café n’étant pas absorbée lors du processus de préparation. Notamment, bien que les déchets de marc de café contiennent de nombreux nutriments que les champignons comme les champignons peuvent utiliser pour croître, ils ne sont pas naturellement stériles malgré un faible risque de contamination. Pour garantir la stérilité, les chercheurs ont traité le substrat avec des lingettes alcoolisées et ont maintenu des protocoles de manipulation propres afin d’éviter la croissance microbienne indésirable.

Formation de la peau

La première étape que les champignons entreprennent lorsqu’ils poussent sur une nouvelle substance est de former une peau de mycélium. Cette peau fonctionne comme un système racinaire, liant les champignons à la surface et entre eux.

Le mycélium est entièrement biodégradable et ne nuit pas à l’environnement. De manière impressionnante, il pousse rapidement et offre une résistance à l’eau importante sans montrer de signes de déformation. Une fois le mycélium approprié sélectionné, les ingénieurs ont découvert comment le façonner en formes.

La peau de mycélium est un matériau vivant que les chercheurs ont prouvé capable de percevoir à la fois la lumière et les stimulations tactiles. Elle a été utilisée pour créer des composants électriques et des conceptions architecturales modulaires et a fait l’objet de recherches sur des robots auto-croissants par le passé. Aujourd’hui, elle pourrait aider à réduire les déchets plastiques.

Mycofluid

La décision a été prise de créer une pâte appelée mycofluid. La formulation du Mycofluid se compose 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 semence de grain moulu – introduisant les spores fongiques
• 1.1% de gomme xanthane – agissant comme modificateur de viscosité et liant
• 24.7% d’eau – maintenant l’humidité pour le développement du mycélium

Le mélange inoculé est fouetté jusqu’à ce qu’il soit suffisamment lisse pour être expulsé à travers une extrudeuse d’imprimante 3D spéciale.

Buses conçues sur mesure

Les ingénieurs ont créé une buse d’imprimante 3D conçue sur mesure qui intègre une buse d’extrusion de couche spécialement conçue pour gérer la pâte épaisse. La nouvelle tête d’imprimante 3D a été spécialement conçue pour exploiter l’imprimante Jubilee 3D également créée au laboratoire Machine Agency de l’UW.
Le nouveau système comprenait un système de rétention de pâte amélioré. Ce système peut contenir un litre de pâte et peut être étendu pour des applications plus importantes si nécessaire. Notamment, le réservoir et la buse ont été construits pour gérer différents types de matériaux, reflétant l’objectif des ingénieurs de fournir plusieurs solutions au problème des déchets plastiques.

Phase de test

Le nouveau système a été testé en imprimant plusieurs objets, dont une statue Moai, des matériaux d’emballage, trois pièces d’un vase et d’autres objets. Certains objets, comme le cercueil papillon, comportaient plusieurs pièces reliées entre elles.

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.

Il est à noter que si les objets étaient restés plus longtemps dans la chambre de stérilisation, ils auraient continué à germer 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 sont prometteurs. D’une part, le mycélium a réussi à fusionner des pièces imprimées séparément, démontrant que le matériau d’emballage peut être produit en sections modulaires tout en conservant une forte intégrité structurelle. Cela signifie que le matériau d’emballage peut être utilisé pour des conceptions complexes et une production en petites séries. Les tests ont montré que le biocomposite de mycélium présentait des propriétés mécaniques similaires à celles de la mousse de polystyrène expansé, couramment utilisée dans l’emballage. Bien qu’il ne soit pas nécessairement plus résistant que le Styrofoam, il offre une durabilité comparable tout en étant entièrement biodégradable. Selon la documentation de recherche, il affichait une densité similaire à celle du carton haut de gamme.

Résistance à l’eau

Les chercheurs ont réalisé un test d’absorption d’eau de 24 heures, comparant les biocomposites de mycélium colonisés et non colonisés. Les échantillons colonisés n’ont absorbé que 7 % d’eau, conservant leur forme et leur intégrité structurelle, tandis que les composites à base de café non colonisés se sont complètement désintégrés dans l’eau.
Il offrait également des niveaux prometteurs de durabilité tout en étant entièrement biodégradable. De plus, il peut être façonné plus facilement et à moindre coût.

Avantages potentiels du marché

Cette recherche apporte de nombreux avantages au marché. D’une part, il y a un besoin pressant de trouver des alternatives au plastique. La pollution causée par ces déchets a atteint des niveaux dangereux. Pour éviter de détériorer des écosystèmes irréversiblement, une solution doit émerger. Cette alternative aux plastiques est sûre pour l’environnement et abordable.
De plus, elle offre plus qu’une simple alternative au plastique. Les chercheurs cherchent à étendre cette technologie pour créer également des alternatives au styrofoam. Ensemble, ces matériaux d’emballage pourraient aider à réduire la pollution mondiale et 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 un emballage durable capable de résister aux chocs et à l’humidité. De plus, il peut répondre à des exigences complexes et personnalisées ponctuelles sans nécessiter l’expansion des processus de fabrication.

Fabrication en petites séries

Le processus d’impression 3D des biocomposites de mycélium est parfaitement adapté à la production personnalisée en petites séries, notamment pour l’emballage d’objets fragiles ou aux formes uniques. Contrairement aux produits de mycélium moulés traditionnels, cette méthode permet aux entreprises de produire des conceptions sur mesure sans recourir à des moules.

Obstacles à surmonter

Il existe plusieurs obstacles que les ingénieurs doivent encore relever pour que leur nouvelle méthode d’emballage devienne une solution grand public. D’une part, 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 à la fois facilement disponible et nécessitant d’être éliminée de l’environnement. Combiner ces exigences garantit que cette alternative ne crée pas davantage de déchets tout en contribuant à résoudre le problème du plastique.

Entreprises leaders du marché de la bio-impression

Le secteur de la bio-impression continue de s’étendre à mesure que de nouveaux matériaux et méthodes d’impression apparaissent. Les bioprinters d’aujourd’hui peuvent créer des maisons entières en utilisant de la terre et d’autres matériaux.
De plus, certains bioprinters peuvent créer des organes humains et d’autres traitements vitaux pour sauver des vies. Ces dispositifs continuent d’élargir leurs capacités et leurs scénarios d’utilisation. Voici une entreprise qui s’est forgée une réputation pour ses solutions innovantes dans le secteur de la bio-impression.

United Therapeutics

United Therapeutics (UTHR ) est entrée sur le marché en 1996. Son fondateur, Martine Rothblatt, est un entrepreneur bien connu qui a créé plusieurs entreprises, dont SiriusXM. Notamment, l’entreprise a été créée après que sa fille soit tombée gravement malade.

Des années plus tard, United Therapeutics est un leader dans les traitements des maladies pulmonaires et la fabrication d’organes. Récemment, l’entreprise est entrée dans le domaine de la bio-impression avec l’acquisition de Miromatrix.

United Therapeutics pourrait facilement bénéficier d’un afflux de demande dans le secteur de la bio-impression en raison de nouvelles applications comme les exigences d’emballage. L’entreprise propose déjà des produits de bio-impression réputés et est considérée comme un leader de l’industrie. En tant que tel, ceux qui recherchent une action de bio-impression établie devraient approfondir leurs recherches sur UTHR.

Biocomposites de mycélium imprimés en 3D – Possibilités infinies

Le concept d’utiliser des déchets de café et des champignons pour créer des emballages durables mérite un salut. Ce concept, bien qu’encore à ses débuts, pourrait un jour conduire à des matériaux d’emballage organiques. L’humanité a besoin d’alternatives au plastique, et il se peut que plusieurs solutions soient la réponse. Ainsi, cette recherche peut être considérée comme une pièce précieuse de ce puzzle.

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Référence de l’étude:

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