Des scientifiques transforment la protéine de chanvre en bioplastique plus résistant

L’huile de graines de chanvre laisse plus qu’un simple résidu de pressage. Le tourteau d’huile restant contient encore des quantités importantes de protéines, mais ce matériau est souvent considéré comme un sous‑produit de faible valeur plutôt que comme une matière première pour la fabrication avancée. De nouvelles recherches suggèrent que modifier la structure de ces protéines pourrait permettre de transformer ce résidu négligé en films biodégradables destinés à l’emballage et à d’autres produits.

Dans une étude de 2026 publiée dans Industrial Crops and Products, des chercheurs ont extrait des protéines du tourteau d’huile de graines de chanvre industriel et les ont modifiées chimiquement avec du chlorure de décanoyle, un dérivé d’acide gras.¹ Le traitement a produit des films plus résistants, plus flexibles, plus thermiquement stables et mieux capables de résister à l’humidité que les films fabriqués à partir de protéines de chanvre non modifiées.

Ces résultats ne signifient pas que la protéine de chanvre est prête à remplacer le plastique conventionnel. Les films ont été produits dans des conditions de laboratoire, et leur barrière à l’humidité restait bien inférieure à celle du polyéthylène basse densité. Néanmoins, les transformateurs de chanvre pourraient éventuellement extraire à la fois l’huile et un matériau ingénieux à partir de la même culture de graines.

Pourquoi le tourteau d’huile de chanvre constitue une matière première intéressante

Le chanvre est déjà évalué pour la construction, l’alimentation, les produits chimiques spécialisés et les matériaux ingénieux. MyCannabis a étudié comment la fibre de chanvre devient un matériau d’ingénierie et comment les composites de chanvre pourraient offrir une alternative à moindre impact à la fibre de verre. Les protéines ouvrent une autre voie basée sur un sous‑produit de la transformation alimentaire plutôt que sur la tige.

Après l’extraction de l’huile des graines de chanvre, le tourteau résiduel peut contenir environ 34 % à 47,9 % de protéines, selon les chercheurs. Les protéines sont des polymères naturels, ce qui signifie que leurs longues chaînes moléculaires peuvent interagir pour former des films continus. Les protéines de chanvre sont particulièrement intéressantes parce que leurs acides aminés offrent des sites réactifs capables de former des liaisons hydrogène, des interactions hydrophobes et des ponts disulfures.

Cette chimie confère aux protéines de chanvre une capacité de formation de films, mais les films protéiques non traités absorbent l’eau plus facilement et possèdent une résistance mécanique moindre que les plastiques d’emballage synthétiques. Ils peuvent s’assouplir, gonfler ou perdre leur intégrité lorsqu’ils sont exposés à l’humidité.

L’équipe de recherche n’a donc pas simplement coulé la protéine de chanvre en film. Elle a modifié la protéine elle‑même.

Comment la modification chimique a changé la protéine

Les chercheurs ont utilisé l’acylation, une réaction qui fixe des groupes dérivés d’acides gras aux groupes amine réactifs de la protéine. La protéine de chanvre a été traitée avec trois concentrations de chlorure de décanoyle : 2.8, 5 et 7.5 millimoles par gramme de protéine. Une formulation non traitée a servi de témoin.

Le degré de modification a augmenté avec la dose, atteignant 60,53 % à la concentration la plus élevée. La spectroscopie a confirmé des changements affectant les régions amides de la protéine, tandis que les mesures de la taille des particules et de la charge électrique ont indiqué que le traitement modifiait la façon dont les particules protéiques interagissaient en solution.

La microscopie a montré que les films modifiés présentaient généralement des surfaces plus lisses, des pores plus petits et des structures internes plus compactes. Avec moins de voies ouvertes à travers le matériau, la vapeur d’eau rencontrait un passage plus difficile à travers le film.

Plus de modification n’était pas toujours meilleure

Les résultats révèlent une leçon d’ingénierie utile : il n’existait aucune formulation unique maximisant chaque propriété. Le traitement à 5 mM/g a produit la plus grande résistance à la traction, soit 3,9 MPa, contre 2,1 MPa pour le témoin. Son module de Young, mesure de la raideur, a atteint 37,6 MPa, soit plus du double de la valeur de référence de 18,1 MPa.

À 7,5 mM/g, la résistance à la traction et la raideur ont diminué par rapport à leurs pics, bien que les deux restent supérieurs au film non traité. Les chercheurs ont attribué cela en partie à des groupes hydrophobes volumineux qui perturbent les liaisons hydrogène et favorisent une certaine agrégation. Simultanément, le traitement le plus élevé a produit le film le plus flexible, l’allongement à la rupture passant de 206 % dans le témoin à 384 %.

Ce compromis pourrait devenir commercialement utile. Un plateau rigide, un emballage flexible et un film agricole ne nécessitent pas des propriétés identiques. Les fabricants pourraient ajuster le niveau de modification en fonction d’une application spécifique.

Les principaux changements de performance comprenaient :

• Une résistance et une rigidité plus élevées, en particulier au traitement intermédiaire
• Une flexibilité accrue à mesure que le niveau de modification augmentait
• Une teneur en humidité, un gonflement, une solubilité et une perméabilité à la vapeur d’eau plus faibles
• Des températures de dénaturation thermique plus élevées dans les films fortement modifiés

Résistance à l’humidité améliorée, mais un important écart subsiste

La perméabilité à la vapeur d’eau a diminué, passant de 2,17 × 10^-10 dans le film non traité à 1,34 × 10^-10 g m^-1 s^-1 Pa^-1 au traitement le plus élevé, soit une réduction d’environ 38 %. La teneur en humidité, la solubilité dans l’eau et le gonflement ont également diminué à mesure que davantage de chlorure de décanoyle était utilisé.

Cependant, tous les échantillons présentaient encore des angles de contact avec l’eau inférieurs à 90 degrés, ce qui signifie que leurs surfaces restaient hydrophiles plutôt que véritablement répulsives à l’eau. La perméabilité à la vapeur d’eau du film modifié était également beaucoup plus élevée que la valeur de 0,009 × 10^-10 citée dans l’article pour le polyéthylène basse densité.

Cet écart ne rend pas la recherche hors de propos. Il restreint la gamme d’applications crédibles. Un film à base de protéine de chanvre pourrait être plus adapté aux produits exposés à une humidité limitée, aux emballages multicouches où un autre matériau assure la barrière principale, aux produits agricoles, aux revêtements pharmaceutiques ou aux articles jetables conçus pour une courte durée de vie. Il est moins convaincant comme substitut direct du polyéthylène pour les aliments sensibles à l’humidité.

C’est pourquoi des termes généraux comme bioplastique peuvent prêter à confusion. La Commission européenne distingue les plastiques biosourcés, biodégradables et compostables. Un matériau peut appartenir à une catégorie sans satisfaire les autres, et sa valeur environnementale dépend de la production, de l’utilisation, de la collecte et de l’élimination.

La désintégration dans le sol est prometteuse mais ne constitue pas une certification

Tous les films à base de protéine de chanvre ont perdu plus de 60 % de leur poids après 40 jours dans le sol et n’ont plus conservé leur intégrité d’origine. Le film non traité a commencé à se désagréger plus tôt, tandis que les films modifiés résistaient initialement à la dégradation parce que leur hydrophobicité accrue ralentissait la colonisation microbienne et la pénétration de l’humidité. À la fin de l’essai, cependant, chaque formulation de chanvre s’était largement désintégrée. Le polyéthylène de comparaison est resté intact.

Cette constatation confirme la biodégradabilité dans les conditions testées, mais elle ne doit pas être présentée comme une preuve de compostabilité universelle. L’expérience a mesuré la perte de poids lors d’une mise en terre en intérieur à une température moyenne de 15 °C. Elle n’a pas démontré une conversion complète en dioxyde de carbone, eau, biomasse et minéraux, ni évalué la toxicité, le compostage domestique, la dégradation marine, le comportement en décharge ou la conformité à une norme d’emballage.

Les matériaux qui se fragmentent ne sont pas nécessairement entièrement biodégradés. Les allégations commerciales exigeraient des tests normalisés dans des environnements définis. Il s’agit d’un résultat précoce de développement de matériaux, et non d’une certification en fin de vie.

La plus grande opportunité réside dans la production intégrale de la récolte

L’aspect le plus important de cette recherche pourrait être sa stratégie de matière première. De nombreuses bioplastiques reposent sur des cultures ou des sucres cultivés spécifiquement pour la production de polymères. Le tourteau d’huile de chanvre existe déjà après la fabrication d’un autre produit. Utiliser ce sous‑produit pourrait répartir les coûts agricoles et de transformation sur plusieurs sources de revenus tout en réduisant la quantité de matière traitée comme déchet.

Une installation de transformation du chanvre pourrait théoriquement produire de l’huile de graines, des protéines de qualité alimentaire, des protéines de moindre qualité pour les films, ainsi que des résidus fibreux destinés aux composites ou à l’énergie. Cette utilisation en cascade est plus convaincante que de cultiver le chanvre uniquement pour des emballages jetables.

Les travaux connexes explorent déjà les résidus de chanvre industriel pour des systèmes d’emballage fonctionnels. Ensemble, ces pistes de recherche indiquent un secteur du chanvre où les transformateurs vendent des intrants matériels standardisés plutôt que de dépendre d’un seul marché final volatile.

Ce qui doit se produire avant que l’emballage à base de protéine de chanvre ne passe à l’échelle

Le prochain défi consiste à transformer les films de laboratoire coulés en une production industrielle reproductible. L’article indique que la composition de la protéine de chanvre peut varier selon la variété, l’origine des graines et la méthode d’extraction de l’huile. Ces différences pourraient modifier la réaction de la protéine, rendant le contrôle qualité indispensable.

Les chercheurs doivent également évaluer la perméabilité à l’oxygène, le transfert d’arômes, la sécurité du contact alimentaire, la durée de conservation, la récupération des produits chimiques et les cycles d’humidité réalistes. L’extrusion ou le revêtement industriels peuvent produire des propriétés différentes de celles du coulage en laboratoire. Une analyse du cycle de vie doit déterminer si l’énergie, les solvants, les produits chimiques et les étapes de lavage préservent un avantage environnemental significatif.

Le coût peut être le facteur décisif. Le procédé a extrait la protéine sous conditions alcalines, l’a précipitée avec de l’acide, l’a lyophilisée, l’a modifiée chimiquement et a utilisé de l’hexane pour éliminer le matériau non réagi. Cela convient à la recherche contrôlée, mais un procédé commercial nécessiterait moins d’étapes, la récupération des solvants, des rendements élevés et des intrants constants.

Même avec ces limites, l’étude élargit le débat autour du chanvre industriel. L’avenir de la culture ne reposera peut‑être pas sur un produit miracle unique. Il pourrait dépendre de l’extraction d’une plus grande valeur de chaque partie de la récolte. Si les protéines restantes après le pressage de l’huile peuvent devenir un film réglable plutôt qu’un résidu de faible valeur, le chanvre pourrait contribuer à des emballages durables grâce à un traitement circulaire, et pas seulement en remplaçant le pétrole par une autre matière première.

Références :

¹ Mirpoor, S. F., Cueva Camacho, E., Avitabile, M., Park, M.-K., & Charalampopoulos, D. (2026). Protéine de chanvre modifiée avec du chlorure d’acide gras, un biopolymère innovant pour le développement de bioplastiques durables. Industrial Crops and Products, 252, 124292. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2026.124292