Une équipe dirigée par des chercheurs de Penn State a mis au point une méthode révolutionnaire pour transformer les levures résiduelles issues des procédés de brassage et pharmaceutiques en fibres biodégradables et performantes, offrant ainsi une alternative durable aux textiles traditionnels et libérant des ressources pour la production alimentaire.
Des chercheurs de l'université Penn State ont découvert une méthode novatrice pour transformer les levures résiduelles issues du brassage de la bière, de la vinification et de la production pharmaceutique en fibres haute performance. Cette avancée pourrait contribuer à résoudre des problèmes mondiaux majeurs tels que la faim dans le monde et l'impact environnemental de l'industrie de la mode éphémère.
En réutilisant la biomasse de levure, généralement considérée comme un déchet, les chercheurs ont créé des fibres plus résistantes que les alternatives naturelles et nettement moins nocives pour l'environnement.
« Tout comme les chasseurs-cueilleurs ont domestiqué les moutons pour leur laine il y a 11 000 ans, nous domestiquons la levure pour obtenir une fibre qui pourrait changer la perspective agricole et permettre de concentrer beaucoup plus de ressources sur les cultures vivrières », a déclaré Melik Demirel, auteur principal de l’article, professeur d’ingénierie Pearce et titulaire de la chaire Huck en matériaux biomimétiques à Penn State, dans un communiqué de presse.
Publié Publiée dans les Actes de l'Académie nationale des sciences le 3 novembre, l'étude met en lumière la manière dont l'équipe a réussi à produire la fibre à l'échelle pilote. En produisant plus de 1,000 kg de fibre dans une usine en Allemagne, les chercheurs ont démontré que le procédé pouvait être transposé à une production commerciale.
Les chercheurs ont également réalisé une analyse du cycle de vie, en étudiant les impacts environnementaux et économiques totaux de la fibre, de sa production à son élimination.
Les résultats suggèrent que la production à l'échelle industrielle de ces fibres issues de la fermentation pourrait concurrencer les fibres traditionnelles comme la laine en utilisant moins de ressources. Le coût de cette fibre est d'environ 6 dollars par kilogramme, soit moins que les 10 à 12 dollars par kilogramme de laine. De plus, sa production nécessite beaucoup moins d'eau et de terres, et génère des émissions de gaz à effet de serre minimales.
« Nous avons démontré avec succès que ce matériau peut être fabriqué à faible coût – pour 6 dollars ou moins le kilogramme, soit environ 2.2 livres, contre 10 à 12 dollars le kilogramme pour la laine – en consommant beaucoup moins d'eau et de terres, tout en offrant des performances supérieures à celles de toutes les autres fibres naturelles ou transformées, et en éliminant presque totalement les émissions de gaz à effet de serre », a ajouté Demirel. « Les ressources ainsi économisées pourraient être utilisées ailleurs, par exemple pour convertir des terres en cultures vivrières. »
L'impact potentiel de cette innovation dépasse le cadre de l'industrie de la mode. En réduisant la nécessité de consacrer des terres agricoles aux cultures de fibres, on pourrait libérer des terres pour la production alimentaire.
« Imaginez si, au lieu de cultiver du coton, ces terres, cette eau, ces ressources et cette énergie pouvaient être utilisées pour produire des cultures qui permettraient de nourrir les gens », a ajouté Demirel.
Ce changement pourrait contribuer à lutter contre l'insécurité alimentaire mondiale, un problème urgent. En 2024, 733 millions de personnes étaient confrontées à l'insécurité alimentaire.
Le procédé de fabrication de ces fibres s'inspire des accumulations de protéines naturelles et consiste à dissoudre des protéines issues de levures dans une solution, puis à la filer pour obtenir des fibres. Ces fibres sont biodégradables, ce qui permet de résoudre le problème important des déchets de polyester dans les décharges.
Ces recherches ont jeté les bases d'un changement significatif dans la fabrication textile.
« Grâce à la bioproduction, nous pouvons produire des fibres durables et performantes qui n’entrent pas en concurrence avec les cultures vivrières pour l’accès aux terres, à l’eau ou aux nutriments », a ajouté Demirel. « L’adoption de fibres protéiques issues de la bioproduction constituerait une avancée majeure vers un avenir où les besoins en fibres seraient satisfaits sans compromettre la capacité de la planète à nourrir sa population croissante. Nous pouvons ainsi progresser significativement vers l’objectif « Faim Zéro », en garantissant à tous l’accès à une alimentation nutritive tout en promouvant les objectifs de développement durable. »
Demirel se montre optimiste quant à la commercialisation à grande échelle de ces fibres, et prévoit d'autres études pour augmenter la production.