Produire des vêtements avec de l’eau et du soleil

Utiliser l’énergie solaire pour fabriquer du nylon, un polymère produit massivement par l’industrie textile, plastique et automobile. C’est le projet ambitieux des chercheurs de l’EPFL. Leur proposition a obtenu le deuxième prix du Global Change Award, organisé par une marque de vêtement suédoise.

Chaque année, près de 6 millions de tonnes de nylon sont produites pour l’industrie textile, plastique ou automobile. Or le processus de fabrication du nylon est extrêmement énergivore. Il repose sur l’utilisation de grandes quantités d’énergies fossiles, avec pour conséquence une pollution de l’air et l’émission de gaz à effet de serre (voir encadré).           

Des chercheurs de l’EPFL proposent d’utiliser l’énergie solaire pour entraîner certaines des réactions chimiques nécessaires à la production de ce polymère. Pour leur projet novateur, Sophia Haussener, directrice du Laboratoire de la science et de l’ingénierie de l’énergie renouvelable (LRESE) de l’EPFL et Miguel Modestino, anciennement chercheur au Laboratoire d’optique (LO) et au Laboratoire de dispositifs photoniques appliqués (LAPD), et actuellement professeur assistant à l’Université de New York, ont reçu le deuxième prix du Global Change Award, organisé par la marque suédoise H&M.

Intégrer l’énergie solaire dans le monde de l’industrie : un défi
Pour les chercheurs, le challenge principal consiste à inventer des méthodes pour intégrer l’énergie solaire sans trop perturber les processus industriels classiques. «L’industrie est un secteur où il est extrêmement difficile d’inclure les énergies renouvelables telles que le solaire, qui est une énergie diluée», explique Sophia Haussener. «La solution que nous proposons pourra fonctionner sans problème avec les étapes de production existantes. De quoi, nous l’espérons, motiver les industriels à intégrer cette nouvelle source d’énergie.»

Le soleil pour provoquer des réactions chimiques  
Le projet propose, dans un premier temps, de remplacer deux des procédés de fabrication standard du nylon. Par la suite, l’idée sera d’utiliser des procédés solaires également lors des dernières étapes thermochimiques, et d’obtenir une production de nylon basée exclusivement sur l’énergie solaire.  

L’idée consiste à utiliser la quasi-totalité du spectre des rayons solaires, pour induire des procédés photo-électrochimiques et thermo-chimiques. D’abord, on récolte l’énergie solaire grâce à un système d’absorption de photons, tel que des panneaux solaires. Le courant généré est utilisé pour synthétiser une substance appelée l’adiponitrile à partir d’acrylonitrile (ACN). C’est la partie photo-électrochimique.

Pour l’instant, la substance de base ACN est issue de procédés pétrochimiques. Elle pourrait cependant être obtenue via la biomasse.

L’autre partie de l’énergie solaire récoltée, habituellement jetée, est ici concentrée par un réacteur thermo-chimique, afin de générer de très hautes températures. A l’intérieur du réacteur, on place l’adiponitrile obtenu précédemment, ainsi que de l’hydrogène ajouté. De quoi entraîner un processus thermochimique d’hydrogénation de l’adiponitrile.

Après cette étape, le nylon n’est plus très loin, car l’on est parvenu à créer la substance dite hexanediamine (HDA). Seuls deux procédés thermochimiques sont encore nécessaires pour fabriquer le nylon. Pour l’instant, ces deux dernières étapes n’ont pas été spécialement étudiées dans le projet, mais les chercheurs indiquent qu’elles pourraient potentiellement être réalisées directement en concentrant l’énergie solaire.

Avec ce système, il deviendrait possible d’obtenir un processus de production des vêtements fonctionnant uniquement grâce à l’énergie solaire, l’eau et, à terme, au CO2. 

«On utiliserait la biomasse pour créer les composants de base, qui sont actuellement issus de l’industrie pétrochimique, puis le solaire pour les synthétiser et fabriquer du nylon. Lors de la décomposition, le vêtement relâcherait le C02, qui serait alors absorbé par les plantes, créant à nouveau de la biomasse énergie, et bouclant la boucle», résume Sophia Haussener.

 

Les fibres artificielles en chiffre           
– La production d’1kg de nylon requière à peu près la même quantité d’énergie que celle contenue dans 4 à 5 litres d’essence.
-La production d’1kg de nylon requière à peu près cinq fois plus d’énergie que la production d’1kg de coton ou de laine.

 

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Laboratory of Renewable Energy Science and Engineering

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