Un bio-mousse tout-cellulosique à structure en gradient obtenu par assemblage moléculaire induit par solvant pour des modules d’isolation durables

Un nouveau type de mousse pour un avenir plus propre

La mousse est omniprésente dans notre quotidien, de l’isolation de nos murs aux emballages qui protègent les livraisons. La plupart de ces mousses sont fabriquées à partir de plastiques d’origine pétrolière qui persistent dans l’environnement pendant des siècles et libèrent des microplastiques nocifs. Cet article décrit un nouveau type de mousse entièrement composé de cellulose — la même substance naturelle qui constitue les parois cellulaires des plantes. Les chercheurs montrent comment transformer la cellulose d’origine végétale en une mousse solide, légère et recyclable capable d’isoler les bâtiments tout en réduisant considérablement la pollution et les émissions de carbone.

Pourquoi repenser les mousses plastiques est important

Les mousses plastiques traditionnelles, comme le polystyrène et le polyuréthane, sont prisées parce qu’elles sont légères, faciles à façonner et efficaces contre la chaleur et le bruit. Mais elles proviennent majoritairement de combustibles fossiles non renouvelables et génèrent d’importantes émissions de gaz à effet de serre lors de leur production. Une fois jetées, ces mousses ne se décomposent pas ; elles se fragmentent lentement en minuscules particules plastiques qui polluent les océans, les sols et la faune. Alors que gouvernements et organisations internationales cherchent à réduire les déchets plastiques, les ingénieurs ont urgemment besoin de substituts qui égalent ou dépassent les performances des mousses plastiques sans leur coût environnemental.

Construire la mousse à partir de plantes plutôt que de pétrole

L’équipe à l’origine de ce travail a mis au point une mousse « tout-cellulosique » qu’ils appellent All-Cel foam. Ils commencent par dissoudre la cellulose issue de la biomasse dans un liquide spécial, puis utilisent de l’éthanol — essentiellement de l’alcool — pour déclencher en douceur la réassemblage des molécules de cellulose en une mousse solide. Ce processus se déroule à température ambiante et ne repose ni sur des agents gonflants toxiques ni sur un séchage par congélation énergivore. À mesure que l’éthanol pénètre dans le liquide, les chaînes de cellulose s’emmêlent et se verrouillent, formant un réseau tridimensionnel. Comme cet assemblage se produit à des vitesses différentes à la surface et à l’intérieur, la mousse développe naturellement une structure en « gradient » ingénieuse : les couches extérieures sont plus denses avec des pores plus petits, tandis que l’intérieur est plus ouvert avec des cellules en nid d’abeille plus larges.

Légère, résistante et résistante à la chaleur

Cette conception en gradient confère à la mousse All-Cel un mélange de propriétés inhabituel. Elle est très légère — environ un dixième de la densité des plastiques pleins — et peut pourtant supporter environ 400 fois son propre poids, avec une raideur en compression supérieure à celle des mousses plastiques couramment utilisées aujourd’hui. Lors d’essais de flexion et d’impact, elle résiste aux fissures et peut absorber des chocs qui brisent les mousses standards. Le matériau résiste aussi bien à la chaleur : il conserve sa rigidité jusqu’à environ 200 °C et reste stable jusqu’à environ 264 °C, des températures auxquelles de nombreuses mousses plastiques se ramollissent, se déforment ou se désagrègent. Utilisée comme couche isolante entre une source lumineuse chaude et une boîte métallique, la mousse ralentit sensiblement le transfert de chaleur, maintenant la boîte à peine plus chaude que la température ambiante même si la surface de la mousse devient très chaude. Des simulations informatiques de bâtiments suggèrent que l’utilisation de la mousse All-Cel dans les murs peut égaler les économies d’énergie des isolants plastiques largement employés.

Plus sûre en cas d’incendie et plus respectueuse de la planète

La mousse employée dans les bâtiments doit aussi être sûre en cas d’incendie. En trempant la mousse All-Cel dans une solution d’acide phytique, un retardateur de flamme d’origine végétale, les auteurs ont obtenu une version qui brûle beaucoup moins facilement que les mousses plastiques courantes. Lors d’essais incendie contrôlés, cette mousse traitée a dégagé bien moins de chaleur et de fumée, et les flammes se sont éteintes peu après le retrait de la source d’allumage — grâce à une couche de charbon protectrice qui se forme à sa surface. Tout aussi important, la mousse est facile à façonner et à remodeler. Elle peut être coulée directement dans des moules, ramollie dans l’eau et reformée, et même recyclée en dissolvant des pièces usagées pour produire de nouveaux blocs de mousse. Dans le sol, la mousse All-Cel se dégrade progressivement et disparaît en quelques mois, contrairement aux mousses conventionnelles qui restent presque intactes. Une analyse du cycle de vie montre que la production de cette mousse de cellulose peut réduire les émissions de carbone de plus de moitié par rapport à certaines mousses plastiques courantes, tout en diminuant d’autres impacts environnementaux.

Vers des bâtiments et des produits plus verts

Pour le grand public, le message clé est simple : cette recherche montre que les matériaux d’origine végétale peuvent désormais rivaliser avec, et même surpasser, de nombreuses mousses à base de pétrole en termes de résistance, de sécurité et de performance isolante. La mousse All-Cel combine la légèreté et l’utilité des mousses d’emballage et de construction familières avec les avantages de la renouvelabilité, du recyclage et de la biodégradabilité. Si elle est montée à l’échelle avec succès, elle pourrait contribuer à rendre les habitations, les véhicules et les produits plus économes en énergie tout en allégeant le fardeau des déchets plastiques sur notre planète.

Citation: Zeng, S., Tong, Z., Li, X. et al. A gradient-structured all-cellulose biofoam enabled by solvent-induced molecular assembly for sustainable insulation modules. Nat Commun 17, 1913 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68803-8

Mots-clés: mousse de cellulose, isolation écologique, matériaux biodégradables, alternatives aux mousses plastiques, bâtiments durables