Les huiles de cuisson usagées trouvent une nouvelle vie dans des matériaux innovants destinés à l'automobile et à la maison
Une nouvelle étude menée par l'université de Pise a révélé que l'huile de cuisson usagée peut être transformée en mousses de polyuréthane, en matériaux accumulateurs de chaleur et en biolubrifiants destinés à un usage industriel.
Les huiles de cuisine usagées peuvent être transformées en matériaux innovants destinés aux secteurs de l'automobile et de la construction, notamment en mousses de polyuréthane, en matériaux à changement de phase capables d'absorber, stocker et de restituer la chaleur, ainsi que des biolubrifiants destinés aux systèmes hydrauliques industriels.
Telle est la conclusion d’une étude coordonnée par l’Université de Pise au sein du Centre national MOST pour la mobilité durable, financée dans le cadre du Plan national de relance et de résilience de l’Italie. Dirigés par Maurizia Seggiani du département de génie civil et industriel de l’université, ces travaux ont été menés dans le cadre du Spoke 11, un programme axé sur les matériaux durables et innovants ainsi que sur les solutions légères.
« En gros, nous avons utilisé ce déchet – de l’huile de cuisson usagée – comme précurseur de polyols », a déclaré Mme Seggiani à Olive Oil Times. « Les polyols sont l’un des deux principaux composants des mousses de polyuréthane, avec les isocyanates. »
Elle a expliqué que l’huile de cuisson usagée avait été soumise à des traitements chimiques pour obtenir des polyols. Le mélange d’huiles de cuisson usagées est constitué de triglycérides dont les chaînes d’acides gras contiennent des doubles liaisons, ce qui les rend insaturés. Cela a permis d’exploiter ces doubles liaisons pour fonctionnaliser les chaînes avec des groupes hydroxyles, qui réagissent ensuite avec les isocyanates pour former des liaisons uréthane, conférant aux mousses leur structure réticulaire caractéristique.
En ajoutant des additifs appropriés, notamment des catalyseurs, des tensioactifs et des agents moussants en petites quantités, les chercheurs ont créé des structures à cellules ouvertes qui confèrent aux mousses de polyuréthane leur souplesse.
« Avec ces travaux, nous visions à développer des mousses souples destinées à l’industrie automobile, mais nous pouvons également produire des mousses à cellules fermées destinées à servir de panneaux isolants dans le secteur de la construction », a déclaré M. Seggiani.
L’huile de cuisson usagée a également été réutilisée pour d’autres applications. En particulier, les polyols dérivés ont été testés en tant que biolubrifiants afin d’offrir une alternative aux lubrifiants conventionnels à base de pétrole.
La professeure Maurizia Seggiani, du département de génie civil et industriel de l’université de Pise, a dirigé les recherches financées par le programme NRRP MOST qui ont permis de développer des matériaux innovants à partir d’huiles de cuisson usagées.
« Dans ce cas, les polyols ont été soumis aux tests standard utilisés pour valider les lubrifiants, tels que les analyses rhéologiques et tribologiques, des mesures du coefficient de frottement et une évaluation de l’indice de viscosité, afin d’évaluer comment leur viscosité varie en fonction de la température », a déclaré M. Seggiani. « Certains de ces polyols ont passé les tests avec succès et présentent donc un potentiel en tant que biolubrifiants pour les opérations de serrage effectuées à température ambiante. Jusqu’à présent, ils ont été testés spécifiquement pour ce type d’application. »
Une autre partie de la recherche, menée en collaboration avec Maria Michela Dell’Anna de l’Université polytechnique de Bari, s’est concentrée sur le développement de matériaux à changement de phase par un procédé d’hydrogénation.
« Ces matériaux subissent des changements de phase, passant de l’état liquide à l’état solide et inversement, à des températures comprises entre 30 et 35 °C », a déclaré M. Seggiani. « Cela permet de les intégrer dans des panneaux en polyuréthane, leur conférant ainsi la capacité d’absorber, de stocker et de restituer de la chaleur en réponse aux variations de température. Ces panneaux peuvent être utilisés dans des véhicules ou intégrés dans les murs des bâtiments. Il s’agit là d’une des nombreuses stratégies visant à améliorer l’efficacité énergétique, en réduisant l’énergie nécessaire pour chauffer ou refroidir les environnements intérieurs. »
Damiano Rossi, du département de génie civil et industriel de l’université de Pise, lors d’activités de laboratoire menées dans le cadre de la recherche visant à transformer les huiles de cuisson usagées en matériaux innovants.
Les huiles de cuisson usagées utilisées dans le cadre de cette recherche ont été fournies par Physis Srl, une entreprise basée en Toscane qui les collecte auprès de grandes chaînes de distribution et d’établissements de restauration. Les analyses réalisées au cours de l’étude ont montré que l’huile contenait environ 45 % d’acide oléique en poids, ce qui indique une présence significative d’huiles d’olive vierges et extra vierges.
« L’huile que nous avons utilisée a été collectée en Toscane, où l’huile d’olive extra vierge est largement utilisée, même pour la friture », a noté Seggiani. « La composition du mélange d’huiles peut varier en fonction de la région où il est collecté. »
M. Seggiani a déclaré qu’il existe une abondante littérature sur l’utilisation d’huiles vierges, telles que l’huile de soja et l’huile de ricin, pour produire des polyols destinés aux mousses de polyuréthane. Comme leur composition est connue à l’avance, y compris le pourcentage de doubles liaisons disponibles pour la fonctionnalisation, elles permettent des processus de production plus standardisés.
« Travailler avec des mélanges d’huiles usagées introduit une complexité supplémentaire car le degré d’insaturation varie d’un lot à l’autre, ce qui nécessite de recalibrer les additifs à chaque fois », a-t-elle déclaré. « Néanmoins, il s’agit de l’approche la plus durable, car l’utilisation d’huiles vierges entre en concurrence avec la production alimentaire et l’utilisation des terres, et nous ne pouvons pas détourner des ressources comestibles pour produire des matériaux industriels. »
Des tests menés par des chercheurs de l’université de Pise ont montré que les polyols dérivés d’huiles de cuisson usagées peuvent servir de biolubrifiants, offrant ainsi une alternative viable aux formulations conventionnelles à base de pétrole.
M. Seggiani a déclaré que, bien qu’il existe un système de collecte efficace pour les grandes installations, il n’en existe toujours pas pour les huiles usagées ménagères, malgré les avantages potentiels.
« L'entreprise auprès de laquelle nous nous sommes approvisionnés en huiles de cuisson usagées, Physis, les collecte auprès de grandes chaînes de distribution et de cantines, ce qui garantit un approvisionnement régulier », a-t-elle déclaré. « En Italie et dans toute l'Europe, seule une petite fraction des huiles de cuisson usagées issues des ménages est collectée. Selon les estimations, entre 0,6 et 1 million de tonnes sont collectées chaque année en Europe, alors que le potentiel s’élève à environ 4 millions de tonnes. Une grande partie de ce qui est collecté est actuellement utilisée pour la production de biodiesel. Nous espérons que le développement d’applications alternes pour ce déchet, comme le montre notre recherche, contribuera à encourager une collection plus efficace des huiles de cuisine usagées des ménages. »
Seggiani a souligné que la valeur essentielle de cette recherche réside dans la transformation d’un déchet déstiné à l’élimination en produits durables et à haute valeur ajoutée, ce qui apporte des avantages environnementaux supllémentaires.
« Dans un contexte géopolitique instable, où l’accès à l’énergie et aux matières premières chimiques est de plus en plus soumis à des tensions et à des dépendances stratégiques, investir dans des alternatives au pétrole d’origine fossile n’est pas seulement un choix environnemental, mais aussi un choix industriel et politique », a-t-elle déclaré. « La recherche doit anticiper ces changements en développant des solutions complémentaires qui réduisent la vulnérabilité des chaînes d’approvisionnement. Dans ce contexte, la valorisation d’un déchet local tel que l’huile de cuisson usagée représente une stratégie possible pour réduire la dépendance vis-à-vis des ressources fossiles. Leur transformation en matériaux à haute valeur ajoutée permet de renforcer l’autonomie technologique, de diversifier les sources d’approvisionnement et de mettre en place des systèmes de production plus résilients, capables de relever les défais mondiaux à venir. »