Multiscale mechanical performance of plant-based and hybrid yarns for biodegradable fishing Net
Cette étude démontre que bien que les classements de performance des matériaux varient selon les échelles du fil, du nœud et du filet, certains systèmes de fils végétaux et hybrides (particulièrement PALF/PALF) offrent une compétitivité mécanique prometteuse pour le développement de filets de pêche biodégradables à faible persistance par rapport au polyester traditionnel.
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L'océan est actuellement étouffé par une forme de pollution silencieuse et persistante : les engins de pêche abandonnés. Lorsque les filets, les casiers et les lignes sont perdus en mer, ils ne disparaissent pas simplement. Au contraire, ils dérivent pendant des années, continuant à piéger les poissons, les tortues et les oiseaux de mer dans un phénomène connu sous le nom de pêche fantôme. Pendant des décées, la solution à ce problème a consisté à remplacer les fibres naturelles comme le coton ou le chanvre par des plastiques synthétiques tels que le nylon ou le polyester. Ces matériaux fabriqués par l'homme sont incroyablement résistants et ne pourrissent pas, ce qui est excellent pour le filet d'un pêcheur mais désastreux pour l'environnement lorsqu'ils sont perdus. La durabilité même qui les rend utiles signifie également qu'ils persistent dans l'océan pendant des siècles, se décomposant en microplastiques et continuant à nuire à la vie marine. Les scientifiques recherchent désormais un juste milieu : des matériaux assez solides pour capturer les poissons, mais assez biodégradables pour disparaître s'ils sont perdus. Le défi consiste à trouver des fibres végétales capables d'égaler la robustesse du plastique sans se désagréger trop rapidement lors de l'utilisation.
Une équipe de chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong s'est donné pour mission de tester cette idée en fabriquant et en testant la rupture de filets de pêche faits de fibres végétales. Ils se sont concentrés sur deux matériaux naturels spécifiques : la fibre de feuille d'ananas, un sous-produit de l'industrie du fruit, et le chanvre, une culture textile traditionnelle. Pour voir comment ces matériaux résisteraient dans le monde réel, les chercheurs n'ont pas seulement testé un simple fil de couture. Au lieu de cela, ils ont examiné les matériaux à trois niveaux de complexité différents, passant d'un simple fil torsadé à une section nouée, puis enfin à un panneau de filet complet. Ils ont comparé ces options à base de plantes au polyester standard et à divers mélanges des deux. L'objectif était de comprendre comment la résistance de la fibre change lorsqu'elle est tordue, nouée et tissée en un filet, car un matériau qui est solide sur une table peut se comporter très différemment lorsqu'il fait partie d'une structure complexe soumise à une tension.
Les chercheurs ont commencé par tordre des brins de ces fibres ensemble pour créer des fils à deux brins, en les testant à différents niveaux de serrage pour trouver le point d'équilibre où le matériau était le plus solide. Ils ont découvert que la relation entre la façon dont un fil est tordu et sa résistance n'est pas la même pour tous les matériaux. Pour la fibre de feuille d'ananas, le fil devenait nettement plus solide lorsqu'il était tordu à un niveau intermédiaire spécifique, mais s'il était tordu trop serré, il devenait en fait plus faible. En revanche, les fils de polyester devenaient simplement plus extensibles à mesure que la torsion augmentait. En analysant les données, l'équipe a déterminé qu'un niveau de torsion spécifique offrait le meilleur équilibre global entre force et flexibilité pour tous les matériaux testés, ce qui en faisait la condition idéale pour la construction des filets. Ils ont également exposé les fibres à l'eau de mer pour voir comment elles se dégradaient. Les résultats ont été frappants : le polyester est resté largement inchangé, tandis que le chanvre et l'ananas présentaient des signes visibles d'usure, notamment des fissures et des surfaces écaillées, confirmant que les matériaux végétaux étaient effectivement sensibles à l'environnement marin.
Ensuite, l'équipe est passée au nœud, le point de rupture le plus critique de tout filet de pêche. Lorsqu'un filet est tiré, les nœuds se resserrent et supportent l'essentiel de la force. Les chercheurs ont noué des nœuds de double tisserand, un type standard utilisé dans la pêche, et les ont tirés jusqu'à ce qu'ils rompent. Ici, la performance des matériaux a changé de manière surprenante. Le fil de fibre d'ananas pur a supporté le poids absoleste le plus élevé avant de rompre, dépassant même le polyester dans ce test spécifique. Cependant, les mélanges à base de polyester étaient meilleurs pour conserver leur force d'origine après avoir été noués. Le fil de chanvre pur a été le moins performant, perdant plus de la moitié de sa force une fois noué. Cette découverte a mis en lumière une leçon cruciale : un matériau qui est fort en soi ne fait pas nécessairement un nœud solide. La surface rugueuse des fibres d'ananas semble les aider à s'agripper fermement les unes aux autres à l'intérieur du nœud, permettant à la structure de se réorganiser et de se resserrer sans se casser immédiatement, alors que les fibres de chanvre plus lisses glissaient et échouaient plus tôt.
Enfin, les chercheurs ont assemblé ces fils en petits panneaux de filet pour voir comment la structure entière se comportait sous une charge. Ils ont utilisé des simulations informatiques pour comparer des filets avec de petites ouvertures à ceux avec de plus grandes ouvertures, constatant que les filets avec de plus grandes ouvertures distribuaient généralement la contrainte de manière plus uniforme et pouvaient supporter plus de poids avant de céder. Lorsqu'ils ont testé les filets physiques, le filet en fibre d'ananas pure s'est avéré être le plus robuste, supportant la force la plus élevée avant de rompre. Il a été capable de s'étirer et de redistribuer la charge sur l'ensemble du filet, empêant tout point unique de faillir trop tôt. Le filet en polyester était également très solide, bien qu'il ait atteint sa limite légèrement plus vite. Le filet de chanvre, malgré un motif d'étirement très uniforme, a cédé à un poids bien inférieur. L'étude a conclu que si le polyester reste la référence en matière de durabilité et d'élasticité, le système entièrement végétal à base de fibres d'ananas est une alternative mécaniquement compétitive. Cela suggère qu'avec une conception appropriée, les filets de pêche pourraient être fabriqués à partir de ressources renouvelables qui sont assez solides pour faire le travail, mais assez douces pour disparaître si elles sont perdues en mer, offrant ainsi une voie prometteuse pour réduire le fardeau plastique de l'océan.
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