Pour éviter de gaspiller les liquides qui restent coincés dans nos tubes de dentifrice ou de ketchup, des chercheurs ont une solution. L'ajout d'une huile végétale à des emballages en polymère permet à un liquide de ruisseler plus facilement.

La dernière fois que vous avez jeté un tube de dentifrice, vous l’avez sans doute tordu dans tous les sens, pour faire sortir le reste du produit resté prisonnier au fond de l’emballage. Des chercheurs de l’université Virginia Tech, membres de son département d’ingénierie et de mécanique, se sont attachés à trouver une solution à tous ces emballages qui ne permettent jamais de finir totalement un produit.

Leur article, publié le 3 août 2018 dans la revue Scientific Reports, évoque très sérieusement cette problématique des emballages en forme de tube, à l’intérieur desquels des restes liquides contribuent au gaspillage — notamment alimentaire. Leur solution repose sur l’intégration d’une huile d’origine végétale dans certains emballages plastiques.

« Dans cet article, nous montrons que des films polymères à base d’hydrocarbures, comme le polyéthylène, peuvent être imprégnés de façon stable avec des huiles végétales compatibles, sans que cela ne nécessite un traitement de surface », écrit le groupe de chercheurs.

Une huile végétale déposée sur un polymère hydrocarboné facilite le ruissellement du liquide. // Source : Scientific Reports

Limiter l’hystérésis de l’angle de contact (on vous explique)

Ils présentent leur travail comme une manière de réduire ce qu’ils appellent « l’hystérésis de l’angle de contact ». Pour comprendre ce dont il est question, il faut d’abord expliquer le principe du mouillage : c’est la forme prise par un liquide lorsqu’il entre en contact avec une surface solide. Lorsqu’on essaye de faire couler ce liquide, il peut réagir de plusieurs manières : celles-ci dépendent des interactions entre les molécules composant le liquide, la surface solide et le gaz se situant entre les deux.

La goutte ne peut ruisseler, qu’après s’être déformée. // Source : Wikimedia/CC/Emmanuelle rio slr

La qualité de ce mouillage est déterminée par le « degré d’étalement » du liquide sur le solide. S’il s’étale complètement, on dit que le mouillage est total ; s’il prend la forme de gouttes sur le solide, le mouillage est partiel. Dans le premier cas, l’angle de contact — formé entre la surface du fluide et celle du solide — est nul : le liquide parvient à s’étaler.

L’hystéresis est l’une des réactions que le liquide peut adopter lorsqu’on tente de le faire couler. Le Centre National de Ressources Textuelles et Lexicales définit l’hystérésis comme la « persistance d’un phénomène quand cesse la cause qui l’a produit ».

Comme une goutte d’eau sur un pare-brise

Lors d’une hystérésis du mouillage, l’angle de contact entre le liquide et le solide peut varier : on parle d’un effet d’ancrage pour dire que la forme du liquide s’adapte, par exemple lorsqu’il se trouve à l’extrémité d’une plaque solide. Si la surface solide est hétérogène, cet effet peut se généraliser et créer une hystérèse d’angle de contact.

Pour mieux visualiser ce phénomène, vous pouvez imaginer une goutte d’eau qui se trouverait sur une surface inclinée, comme un pare-brise. La goutte ne va pas ruisseler immédiatement sous l’effet de la gravité : elle se déforme, afin que son angle de contact se modifie et permette le ruissellement.

Public Domain Pictures/CC0

De futurs usages industriels ?

Dans leur étude, les chercheurs constatent qu’il est possible de réduire cette hystérésis d’angle de contact en imprégnant des films composés d’hydrocarbures avec des huiles végétales. Ils expliquent avoir testé cette solution avec différents produits, comme de l’eau, du ketchup ou du yaourt. « Nos films imprégnés d’huile restent glissants, même après plusieurs semaines d’immersion dans le ketchup, ce qui démontre leur extrême durabilité », assurent-ils.

Les scientifiques de Virginia Tech imaginent déjà les usages qui pourraient être faits de leur étude. « Nous pensons que la nature simple et économique de nos films à base d’hydrocarbures glissants peut les rendre utiles et utilisables dans des emballages individuels », concluent-ils.

Comme le souligne Phys.org, les polymères composés d’hydrocarbures représentent 55 % de la demande mondiale actuelle en matériaux plastiques. Imprégner des huiles végétales à ces emballages, pour faciliter l’écoulement des produits, ne se limiterait donc pas au ketchup et autres dentifrices.

Crédit photo de la une : Pexels/Tookapic

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