Peut-on créer un film de gélatine pour remplacer le revêtement en polymère de synthèse des pastilles de lave-vaisselle ?

 

Chimie  |  Biochimie  |  Médecine

 

Mathis Laville, 2005 | Granges-Paccot, FR

 

Les polymères issus de la pétrochimie sont partout dans la vie courante. Ce travail étudie la possibilité de substituer le film d’alcool polyvinylique (PVA) des pastilles de lave-vaisselle par un film de gélatine plastifié avec du sorbitol qui réponde aux principes de la chimie verte. Pour obtenir un film de gélatine plus souple, différentes concentrations de sorbitol, un plastifiant, ont été testées (0-60% g/g). Les tests de traction ont montré que les films de gélatine avec 60% g/g de sorbitol ont un module d’élasticité très proche de celui du PVA. Après deux semaines de stockage et au contact du détergent et de l’humidité, nous avons observé qu’il y avait des altérations similaires à la surface des films de gélatine et de PVA, mais sans aucun trou. Mes travaux ont démontré qu’il existe une voie de synthèse du film de gélatine qui respecte les principes de la chimie verte. Le remplacement des films de PVA par de la gélatine semble possible, mais il faut approfondir la caractérisation des altérations de ces films lors de stockage plus long.

Problématique

Nous utilisons un très grand nombre de polymères issus de la pétrochimie, issus de ressources non renouvelable et polluant notre environnement. Pourrait-on trouver des polymères biosourcés et biodégradables capables de les remplacer dans notre vie quotidienne et qui répondent aux principes de la chimie verte ?
La gélatine, un polymère biocompatible et issu de la revalorisation des déchets alimentaire s’est imposée très rapidement comme alternative. La gélatine étant hydrosoluble, nous nous sommes alors demandé : « Peut-on créer un film de gélatine pour remplacer le revêtement en polymère de synthèse des pastilles de lave-vaisselle ?

Méthodologie

Nous avons fabriqué des films de gélatine plastifiés à partir de solutions aqueuses de gélatine (7,5 g/ml) et de sorbitol (0- 60% g/g de gélatine). Nous avons comparé ces films avec ceux des pastilles de lave-vaisselle. Une RMN du proton a montré qu’il s’agissait de films de PVA. Nous avons caractérisé le comportement mécanique des films à l’aide de tests de traction. Nous avons observé des altérations en surface des films lors du stockage à humidité relative (HR) ambiante et à 55% HR. Nous avons aussi étudié le comportement des films lors d’une prise en masse d’eau. Pour finir nous avons comparé le temps de dissolution d’un film de PVA et de gélatine avec 60%g/g de sorbitol.

Résultats

Le film de gélatine plastifié avec 60%g/g de sorbitol possède les caractéristiques les plus proches de celles du film de PVA issu du commerce, avec un module d’élasticité moyen de 650 MPa. Malgré une augmentation de la flexibilité lors de plastification par l’eau, l’allongement à la rupture du film de PVA est 8 fois supérieur à celui du film de gélatine. Des altérations de la surface des films sont observées, dues au détergent. Ces défauts sont proportionnels à la concentration en sorbitol et à l’humidité, mais inversement proportionnelles à l’épaisseur. Elles se présentent sous forme de tâches et de détergent amalgamé à la surface des films, mais n’affectent pas leur intégrité mécanique. Pour finir, le film de gélatine se dissout dans l’eau en 50’’ contre 30’’ pour le film de PVA.

Discussion

Si le module d’élasticité de notre film est adéquat pour l’application visée, la gélatine n’atteint pas l’allongement à la rupture de PVA. Ce n’est pas un problème si l’on utilise une technique d’emballage sans étirage. De plus, les altérations dues à l’humidité ne sont observées qu’à la surface de contact avec le détergent et ne traversent pas le film. Une étude approfondie serait souhaitable pour vérifier l’altération du film de gélatine lors d’une longue période de stockage. Pour finir, la différence de temps de dissolution (20’’) est négligeable sur un cycle de lavage de 1h30 en moyenne. L’optimisation de l’épaisseur du film mériterait elle aussi une étude plus approfondie. La gélatine semble donc prometteuse comme substitut du PVA dans l’emballage des pastilles de lave-vaisselle.

Conclusions

Il est possible de créer des films de gélatine respectant les principes de la chimie verte et ayant des propriétés mécaniques adéquates pour remplacer le PVA dans l’emballage des pastilles de détergent pour lave-vaisselle. Il conviendrait cependant d’approfondir l’étude sur l’intégrité du film lors de temps de stockage plus importants. Le film présente des caractéristiques mécaniques intéressantes qui pourraient convenir également à d’autres applications que les pastilles de lave-vaisselle.

 

 

Appréciation de l’experte

Dr. Manon Guivier

Mathis Laville a démontré un grand intérêt pour la chimie verte et pour la recherche d’alternatives biosourcées aux plastiques. Durant toute la durée du projet, il a fait preuve d’une grande autonomie et d’initiative. Il a travaillé en collaboration avec un laboratoire de recherche et a pu approfondir ses connaissances des matériaux biosourcés et de leur mise en forme. Le candidat a également fait preuve d’un esprit critique et s’est posé des questions pertinentes pour l’évolution de son projet.

Mention:

très bien

Prix spécial «START Summit» décerné par START Global

 

 

 

Collège St-Michel, Fribourg
Enseignante: Prof. Dr. Simona Ciobanu Salluce