Bois à différents stades de modification, de l’état naturel (à l’extrême droite) à la délignification (deuxième à partir de la droite), en passant par le bois d’ingénierie infusé de MOF (microparticle metal-organic frameworks ou cadres métallo-organique) (à gauche de l’image).
Alors que le monde se concentre sur la lutte contre le changement climatique, les scientifiques ont dû faire preuve de créativité lorsqu’il s’est agi de mettre au point des matériaux de construction durables permettant de réduire les émissions de dioxyde de carbone. Ils viennent de concevoir une nouvelle méthode d’ingénierie du bois qui le rend plus résistant et capture le dioxyde de carbone de l’air.
Le dioxyde de carbone est reconnu comme un facteur fondamental du changement climatique. Limiter les émissions de dioxyde de carbone associées à la production de matériaux structurels tels que l’acier, le métal et le ciment est un moyen de lutter indirectement contre le changement climatique. Une approche directe consiste à réduire le dioxyde de carbone atmosphérique en le capturant dans des matériaux structurels.
Des scientifiques de l’université Rice, au Texas, ont exploité les propriétés naturelles du bois pour améliorer sa capacité à capturer le dioxyde de carbone. Le procédé consiste à introduire des cadres métallo-organiques (MOF) en microparticules très poreuses dans le bois après que la structure interne a été éliminée. Ce processus est connu sous le nom de délignification.
« Le bois est constitué de trois composants essentiels : la cellulose, l’hémicellulose et la lignine », a déclaré Muhammad Rahman, auteur correspondant de l’étude. « La lignine est ce qui donne au bois sa couleur, donc lorsque vous retirez la lignine, le bois devient incolore ».
Bois naturel (à gauche) et bois délignifié. Le processus d’élimination de la lignine rend le bois incolore.
Une fois qu’il a été délignifié, le bois est prêt à accueillir le MOF.
« Les particules de MOF s’insèrent facilement dans les canaux de la cellulose et s’y fixent », explique Soumyabrata Roy, chercheur au Rice et auteur principal de l’étude. Les MOF adsorbent ensuite le dioxyde de carbone.
Les MOF ne sont généralement pas connus pour leur stabilité dans des conditions environnementales variables. Ils ont tendance à être vulnérables à l’humidité, ce qui est évidemment à éviter dans un matériau structurel.
Toutefois, dans leur étude, l’équipe de Rice a constaté que le MOF utilisé – qui avait été mis au point par le professeur George Shimizu et ses collègues de l’université de Calgary – dépassait les autres en termes de performances et de polyvalence dans diverses conditions.
En testant la résistance à la traction du bois artificiel, on a constaté qu’il était plus solide que le bois normal, non traité, et plus apte à résister à des facteurs de stress environnementaux tels que la flexion. Les chercheurs affirment également que le processus utilisé pour produire le bois est potentiellement évolutif et économe en énergie.
La construction et l’utilisation des bâtiments contribuent à plus de 40 % des émissions de gaz à effet de serre produites par l’homme ; cette découverte ouvre donc la voie à une solution de construction plus écologique. Une alternative qui soit durable et renouvelable.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666386423000280?via%3Dihub
https://news.rice.edu/news/2023/engineered-wood-grows-stronger-while-trapping-carbon-dioxide
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cr300014x
