Faire pousser du bois en laboratoire avec une forme sur-mesure ?

Une équipe du MIT, menée par Ashley Beckwith, a travaillé à produire du bois sur-mesure en culture 3D, en laboratoire, et a réussi.

Une des grandes ironies de notre monde est que presque toutes les réunions et conférences sur le thème « Sauvons les forêts » se déroulent le plus souvent dans une salle bien meublée et décorée, avec des meubles fabriqués à partir d’arbres coupés. SI le bois est un matériau noble, pérenne, et reconnu depuis des millénaires pour ses qualités, il est également un marché, et un enjeu écologique majeur.

Chaque année, sont abattus environ 15 milliards d’arbres à travers le monde. 

Le marché du bois au sens large s’élevait à la colossale somme de 631 milliards de dollars en 2021, et malgré tous les efforts déployés par les écologistes pour empêcher les activités de déforestation dans le monde, il devrait franchir la cap des 900 milliards sous quatre ans. 

Alors, le combat pour sauver les arbres et les forêts, déjà perdu ?

Une nouvelle solution scientifique pourrait promettre de mettre fin à tout ou parti de notre besoin de couper des arbres. 

Une équipe de chercheurs du MIT affirme que le bois cultivé en laboratoire pourrait remplacer les produits favorisants la déforestation, fabriqués à partir de bois véritable. Ils ont développé une technique qui permet de produire du bois de n’importe quelle forme et taille. 

Pour l’exemple, si vous aviez besoin d’une nouvelle table basse en bois, en utilisant ce procédé mis au point par les chercheurs, vous pourriez la créer « in vitro » sans couper un seul arbre.

Alors, comment du bois en laboratoire a été créé ?

L’équipe de chercheurs du MIT a réalisé une expérience qui a donné des propriétés semblables à celles des cellules souches aux cellules végétales normales. Ils ont extrait des cellules des feuilles d’une plante à fleurs appelée zinnia commun (Zinnia elegans) et les ont ensuite stockées dans un milieu liquide pendant quelques jours.

Dans l’étape suivante, les chercheurs ont traité les cellules végétales avec un milieu à base de gel enrichi en nutriments et en hormones.

Après un certain temps, ces cellules ont donné naissance à de nouvelles cellules végétales.

Les chercheurs ont également remarqué qu’en modifiant la concentration hormonale dans le milieu de gel, ils pouvaient contrôler les propriétés physiques et mécaniques des cellules nouvellement cultivées. Au cours des expériences, le matériel végétal contenant des concentrations élevées d’hormones est devenu rigide.

Interesting Engineering

L’équipe a ainsi démontré qu’en ajustant certains produits chimiques, utilisés pendant la croissance, ils peuvent contrôler avec précision les propriétés physiques et mécaniques du matériel végétal en résultant, comme sa rigidité et sa densité.

Dans cette équipe, Ashley Beckwith explique plus en détail le rôle des hormones dans la croissance des cellules végétales.

« Dans le corps humain, vous avez des hormones qui déterminent le développement de vos cellules et l’émergence de certains traits. De la même manière, en modifiant les concentrations d’hormones dans le bouillon nutritif, les cellules végétales réagissent différemment. En manipulant simplement ces minuscules quantités chimiques, nous pouvons provoquer des changements assez spectaculaires en termes de résultats physiques »

Ashley Beckwith, chercheuse principale du groupe

Plus intéressant encore, Ashley Beckwith et son équipe ont réussi à imprimer en 3D des structures spécifiquement conçues sur mesure, à partir de ces cellules cultivées, en utilisant une méthode de bio-impression 3D. 

Pendant 90 jours, cette matière première végétale imprimée en laboratoire a été incubée et développée dans l’obscurité. Et non seulement le bois de laboratoire a réussi à survivre – ce qui était le résultat attendu – mais il a également poussé à un rythme deux fois supérieur à celui d’un arbre ordinaire.

Une culture de meubles en laboratoire sans déchets

Une estimation estime que le processus actuel de fabrication de meubles entraîne la perte d’environ 30 % du bois total, sous forme de déchets.

Mais ici, cette technique de bioimpression 3D mise au point par les chercheurs du MIT ne génère aucun déchet, et peut être utilisée pour produire du matériel végétal de n’importe quelle forme et taille.

« L’idée est que vous pouvez faire pousser ces matières végétales exactement sous la forme dont vous avez besoin, vous n’avez donc pas besoin de faire de fabrication soustractive après coup, ce qui réduit la quantité d’énergie et de déchets »

Ashley Beckwith

Il est toutefois nécessaire de rappeler que ces résultats très encourageants n’ont été produit qu’à toute petite échelle, dans l’un des meilleurs environnements du monde pour la recherche, le MIT, et que de nombreuses années de Recherche & Développement, et d’expériences, seront nécessaires.

« Bien qu’encore à ses débuts, cette recherche démontre que les matériaux végétaux cultivés en laboratoire peuvent être réglés pour avoir des caractéristiques spécifiques, ce qui pourrait un jour permettre aux chercheurs de cultiver des produits en bois avec les caractéristiques exactes nécessaires pour une application particulière. »

Fernando Velásquez-García – chercheur

Si cette méthode de production optimisée de bois sur-mesure arrivait à être développée suffisamment, elle pourrait permettre de réduire une partie de la déforestation.

Le détail de l’étude publié sur le site Science Direct.

Pour aller plus loin dans l’impression 3D de cellules vivantes

Une vidéo du Massachusetts Institute of Technology (MIT) présente un autre projet d’impression 3D de cellules vivantes.

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