Les grandes avancées de l'humanité qui auraient été impossibles sans la colle

Sans colle, la vie moderne s'écroulerait littéralement.

Des téléphones aux avions en passant par les bâtiments et les chaussures, une grande partie de notre monde est maintenue ensemble grâce aux adhésifs.

Il n'est pas exagéré de dire que la colle est à l'origine de bon nombre de nos plus grandes avancées technologiques. Outre la maîtrise du feu et des outils en pierre, la capacité à produire des adhésifs a été l'une des grandes réalisations de nos ancêtres.

Nous utilisons la colle depuis longtemps. « Elle existe depuis la préhistoire », souligne le professeur Geeske Langejans, de l'université de Delft, aux Pays-Bas.

« Les utilisations les plus anciennes concernent la fabrication d'outils, comme une feuille attachée à un manche pour fabriquer un couteau », explique-t-elle. « Un outil doté d'un manche est plus précis et peut générer plus de force.

Mais les adhésifs peuvent faire bien plus que cela. « Certaines d'entre elles sont imperméables, elles peuvent donc être appliquées sur un panier pour le renforcer et l'imperméabiliser.

La colle a également joué un rôle dans les premières formes d'art. « Si vous aviez un pigment et que vous vouliez le faire adhérer à la paroi de la grotte, vous deviez y ajouter quelque chose... une résine ou de l'amidon », explique le professeur.

La colle a également permis aux hommes préhistoriques de jouer.

« Les adhésifs pouvaient également être épais, comme l'argile ou la pâte, et permettaient donc de produire des objets - et nous savons que les jeux de société préhistoriques comprenaient parfois des pièces en résine. »

Selon Mmme Langejans, la plus ancienne colle connue date d'environ 190 000 ans. « Elle a été trouvée en Italie sur deux éclats de pierre très simples. Il s'agit d'objets fabriqués par les Néandertaliens ».

Ce qui est fascinant, c'est que la recherche de traces comme celles-ci ne révèle pas seulement des informations sur la manière dont ces matériaux étaient utilisés, mais donne également un aperçu de ce qu'étaient ces premiers hominidés.

Qui étions-nous ?

La colle trouvée sur les éclats de pierre était du goudron de bouleau, une masse noire et collante.

Pour la produire, l'écorce de l'arbre doit être chauffée à très haute température. « Le problème, c'est que les hommes de l'âge de pierre n'avaient pas de récipients ignifugés », explique Langejans.

Alors, comment nos ancêtres procédaient-ils ?

« Mon équipe et moi-même avons fait des expériences et une méthode simple consiste à rouler l'écorce en forme de très grosse cigarette, à la placer dans un trou dans le sol, à l'allumer et à attendre », poursuit-elle.

Ce processus nécessite des compétences cognitives pour manipuler les matériaux à l'aide de la chaleur afin de créer délibérément une adhérence. Avaient-ils un sens de la température ou peut-être un moyen de transmettre cette technologie ?

« Certains collègues pensent que la fabrication du goudron est un processus difficile, explique le professeur, et que c'est un signe que les Néandertaliens étaient très intelligents.

« Mais c'est à débattre. Je dirais qu'il faut avoir une certaine compréhension de concepts très abstraits comme le temps, mais il y a des archéologues qui ne sont pas d'accord. »

Et ce ne sont pas les seuls indices sur nos ancêtres laissés par la colle.

Pendant longtemps, nous n'avons pu qu'imaginer les réponses à des questions telles que : qui étaient-ils ? à quoi ressemblaient-ils ?

Mais étonnamment, le goudron de bouleau contient également des traces physiques de ses utilisateurs, qui ont été conservées pendant des milliers d'années.

« Lorsque nous avons trouvé des morceaux recouverts de colle sur différents sites archéologiques, nous avons remarqué qu'ils portaient des marques indiquant qu'ils avaient été mâchés », explique le professeur Hannes Schroeder, de l'université de Copenhague, au Danemark.

Nous ne savons pas exactement pourquoi ils mâchaient, mais le bénéfice laissé aux générations futures est évident. « Le goudron de bouleau est comme une capsule temporelle, car il protège l'ADN », explique le professeur.

C'est ainsi que Schroeder a pu extraire du matériel génétique du goudron préhistorique.

« Le premier morceau que nous avons examiné provenait de sites du début du Néolithique sur l'île de Lolland au Danemark », explique-t-il. « Il y a environ 6 000 ans, quelqu'un mâchait du goudron, le crachait sur les roseaux de la côte et, il y a une dizaine d'années, un archéologue l'a retrouvé.

Les scientifiques ont réussi à obtenir l'ADN, qui a été utilisé pour déchiffrer le code génétique de la personne à qui l'on a donné le nom de « Lola ». Pour la première fois, le génome humain ancien complet a été extrait d'autre chose qu'un os.

Ils ont révélé que Lola avait la peau foncée, les cheveux bruns et les yeux bleus. Et qu'elle avait mangé du canard et des noisettes.

Les chercheurs ont également extrait l'ADN des microbes capturés dans ce chewing-gum préhistorique. Parmi divers virus et bactéries, ils ont trouvé des agents pathogènes responsables de la mononucléose infectieuse et de la pneumonie.

La colle pourrait donc être une source d'informations sur les personnes qui l'utilisaient. Et les objets préhistoriques montrent que les colles nous accompagnent depuis l'aube de la civilisation.

Elles ont joué un rôle fondamental dans notre développement, aussi bien dans les terres froides où vivait Lola que dans les parties plus tropicales du continent américain.

Substance miraculeuse

Lorsque les colonisateurs espagnols sont arrivés en Amérique du Nord et en Amérique centrale, ils ont découvert un matériau merveilleux qui ne ressemblait à rien de ce qu'ils avaient vu auparavant.

Avec lui, les populations locales avaient créé l'élastique et la balle qui rebondissait dans leurs jeux cérémoniels, ainsi que de solides sandales pour protéger leurs pieds.

Ces objets étaient fabriqués à partir de latex, la sève collante de l'arbre à caoutchouc. Il était utilisé depuis au moins 1600 avant J.-C., lorsque le peuple olmèque en a développé les secrets.

Les Olmèques vivaient dans la région qui forme aujourd'hui le centre-sud du Mexique.

« Dans sa forme brute et naturelle, c'est un très bon adhésif, conçu par la nature », explique Michael Tarkanian, spécialiste des matériaux au Massachusetts Institute of Technology (MIT), aux États-Unis. Il est spécialisé dans l'utilisation du caoutchouc par les peuples mésoaméricains.

« Mais en plus d'utiliser le latex sous sa forme naturelle brute, les anciens Méso-Américains ont appris à le modifier et à en altérer les propriétés », explique-t-il.

Pour les colonisateurs, cette matière élastique était une curiosité. Ils l'ont emporté en Europe, sans voir comment ils pourraient l'intégrer dans la technologie du continent.

Mais les choses ont commencé à changer au XVIIIe siècle, lorsque le scientifique et philosophe britannique Joseph Priestley (1733-1804) s'est rendu compte de l'utilité du latex pour effacer les marques de crayon sur le papier.

D'autres chercheurs lui ont ensuite trouvé d'autres usages. L'un d'entre eux, le chimiste britannique Charles Mackintosh (1766-1843), a inventé un procédé permettant de placer des couches de caoutchouc traité entre des feuilles de toile, ce qui a donné naissance à l'imperméable Mackintosh.

Mais les articles en caoutchouc présentaient des défauts majeurs. Ils devenaient cassants à des températures inférieures à zéro. Et par temps chaud, ils devenaient collants et dégageaient une mauvaise odeur.

Jusqu'à ce qu'un inventeur américain résolve ces problèmes, ouvrant ainsi le vaste potentiel du caoutchouc. Son chemin vers le succès fut long, difficile et souvent dangereux. Il s'appelait Charles Goodyear (1800-1860).

« Il fut fasciné et se consacra à une quête de plusieurs années, à grands frais pour lui, avec des allers-retours en prison pour dettes, ainsi que plusieurs années de souffrance. Mais il a tenu bon », explique Charles Slack, auteur du livre Noble Obsession, qui raconte l'histoire de l'inventeur.

« Il a expérimenté différentes substances. Il a failli se suicider en inhalant un nuage d'acide nitrique », selon Charles Slack.

Mais l'obsession de Goodyear pour le caoutchouc a fini par porter ses fruits. Et un jour, il a fait une percée par accident.

« L'histoire raconte qu'en 1839, il a mélangé du caoutchouc et du soufre », poursuit l'auteur. « Et d'une manière ou d'une autre, le mélange est entré en contact avec une cuisinière chaude. »

« Lorsqu'il revint plus tard, le caoutchouc s'était transformé. Il avait durci, mais restait flexible. Et il était résistant aux effets de la chaleur et du froid. C'était son heureka ».

« Personne n'avait pensé à appliquer la chaleur comme solution, car la chaleur est le grand ennemi du caoutchouc », explique M. Slack. « Mais en combinaison avec le soufre, il s'est avéré que c'était la solution magique.

Mais cette solution magique était loin d'être nouvelle. Les anciens Méso-Américains mélangeaient le latex élastique avec le jus d'une vigne locale, l'Ipomoea alba, qui contient du soufre.

Les Européens s'étaient emparés de la substance magique, mais pas de son secret. Il leur a fallu des siècles pour l'élucider.

Grâce à cette découverte, Goodyear a commencé à développer une méthode de traitement du caoutchouc, appelée vulcanisation. Il a ainsi transformé le matériau en un rêve d'ingénieur.

Dans une nouvelle ère industrielle où les machines exigent des amortisseurs, des joints hermétiques et des tubes flexibles, le caoutchouc devient indispensable. Aujourd'hui, il est si omniprésent que nous ne l'apprécions pas toujours à sa juste valeur.

Les semelles en caoutchouc de nos chaussures amortissent nos pas et adhèrent à la chaussée pour que nous ne trébuchions pas.

Le caoutchouc étanche à l'air nous permet de flotter sur un matelas pneumatique lorsque nous roulons à vélo ou en voiture. Il empêche nos robinets de couler et l'humidité de s'infiltrer par nos fenêtres. Il maintient également nos sous-vêtements en place.

Si vous pensez que rien de tout cela n'est collant, rappelez-vous que l'ajustement est en fait un type d'adhésion réversible. Elle provient de la capacité du caoutchouc à se mouler dans les coins et recoins de la surface et à s'y coller temporairement.

Envolons-nous !

Les pneus ont complètement changé la façon dont nous nous déplaçons. Mais les adhésifs nous ont permis de faire quelque chose d'encore plus remarquable : voler.

Tout au long de l'histoire de l'aviation, les adhésifs ont favorisé le développement de concepts radicalement nouveaux. Ils ont permis aux avions de voler plus vite, plus haut et plus loin que jamais.

Au centre de ce voyage se trouve un matériau familier, discret et merveilleux : le contreplaqué collé, un sandwich constitué d'un empilement de morceaux de bois très fins collés les uns aux autres.

Le contreplaqué existe depuis au moins l'époque de l'Égypte ancienne. Ce matériau élimine un problème essentiel en menuiserie : les variations d'humidité, qui provoquent la dilatation ou la contraction du bois. De plus, la colle le rend plus stable.

Le contreplaqué est utilisé depuis des siècles. Mais c'est au 20e siècle qu'il a vraiment pris son essor.

Plusieurs personnes ont eu l'idée géniale d'utiliser le contreplaqué dans les avions, car les fines feuilles sont légères, faciles à déplacer et peuvent être façonnées.

En 1912, un fuselage en contreplaqué moulé est créé en France, donnant naissance à l'avion le plus rapide du monde à l'époque.

Ce matériau a eu une influence majeure sur la conception des avions, surtout après le début de la Première Guerre mondiale (1914-1918). Tout cela n'a été possible que grâce à de nouveaux types de colles, qui ont permis de fabriquer des contreplaqués résistants à l'eau. Il s'agit des premières colles synthétiques de l'histoire.

Dans les années 1930, des aviateurs comme l'Américaine Amelia Earhart (1897-1937) ont battu des records à bord d'avions en contreplaqué collé. Mais malgré leur immense succès, ces avions sont tombés en désuétude.

Pour des raisons culturelles (et non technologiques), le bois est délaissé par les acheteurs militaires dans l'entre-deux-guerres. Ils le considèrent comme un matériau dépassé pour des avions qui représentent l'avenir et nécessitent l'utilisation du métal.

La Seconde Guerre mondiale (1939-1945) provoque une pénurie de métal.

À Londres, l'ingénieur Geoffrey de Havilland (1882-1965) propose au ministère de la Guerre de construire les avions nécessaires beaucoup plus rapidement et à moindre coût que les avions en métal commandés.

De Havilland a mis au point un avion exceptionnellement rapide qui pouvait voler plus vite que n'importe quel chasseur allemand de l'époque. Il s'agit du Mosquito.

Le projet Mosquito est un succès. Un avion de chasse, de reconnaissance et de bombardement, si rapide qu'il n'a même pas besoin de mitrailleuses défensives. Personne ne pouvait l'attraper.

Son héritage s'est concrétisé après la fin de la guerre. Il a donné une nouvelle vie au contreplaqué dans la période d'après-guerre.

Le contreplaqué n'était enfin plus considéré comme une alternative inférieure au bois massif et de nombreux designers ont utilisé ce qu'ils avaient appris dans la construction aéronautique pour créer certains des meubles les plus célèbres des années 1940 et 1950.

Aujourd'hui, le contreplaqué est omniprésent, des cuisines aux scooters.

Mais l'industrie aéronautique a remplacé le bois par des alliages d'aluminium, qui sont solides, rigides et résistants à la corrosion, mais trop denses pour créer un avion économe en carburant. Aussi, lorsqu'une nouvelle classe de matériaux légers a commencé à émerger, les ingénieurs de l'aérospatiale ont été enthousiasmés.

Ils ont combiné le pouvoir d'adhérence d'un nouvel adhésif - les résines époxy - avec la résistance des fibres à haute performance, créant ainsi des composites qui permettent la fabrication de structures très efficaces.

Si vous êtes monté dans un avion récemment, vous avez probablement volé dans une structure composite. Le défi de faire de l'aviation une activité durable sur le plan environnemental a donné aux adhésifs un rôle central dans le développement des avions, aujourd'hui et à l'avenir.

Les blessures de guerre

Les autocollants nous ont donné le pouvoir de voler à l'autre bout du monde en quelques heures. Et aussi le pouvoir suprême de sauver des vies.

La découverte accidentelle du superadhésif cyanoacrylate, connu sous le nom de superglue instantanée ou sous les marques Super Bonder ou Loctite, a été causée par une erreur commise par le chimiste américain Harry Wesley Coover Jr.

En 1942, Coover travaillait sur des films chimiques destinés à des viseurs d'armes à feu transparents lorsqu'un instrument optique coûteux a été endommagé par la substance qu'il testait.

Au lieu de se plaindre, le chimiste a eu l'ingénieuse idée d'observer l'étonnante capacité de la substance à adhérer rapidement. Jusqu'alors, la plupart des adhésifs mettaient des heures à sécher.

Or, ces nouveaux composés ont un temps de séchage quasi instantané et peuvent adhérer à presque tout, y compris aux tissus des êtres vivants, comme beaucoup l'ont découvert avec leurs propres doigts.

Cela laissait entrevoir des applications médicales possibles. Mais dans un premier temps, elles n'étaient pas viables, car la superglue pouvait être irritante, voire toxique.

Jusqu'à ce qu'une nouvelle recette s'avère plus adaptée au traitement des blessures. Elle a rapidement suscité l'intérêt de l'armée américaine.

Du matériel chirurgical contenant du cyanoacrylate en aérosol a été envoyé pendant la guerre du Viêt Nam (1955-1975) pour être utilisé sur des soldats souffrant de blessures plus graves que les chirurgiens n'étaient pas en mesure de traiter avec les techniques conventionnelles.

Ils ont alors appliqué de la superglue directement sur les organes qui saignaient, avec des résultats miraculeux.

Malgré leur succès dans les situations de combat, il n'était pas certain que les super-adhésifs puissent être utilisés dans le cadre d'un traitement médical de routine. On craignait en outre qu'ils ne provoquent des cancers.

Mais après de nouvelles recherches et études cliniques, ils se sont avérés sûrs. Aujourd'hui, les super-adhésifs sont utilisés pour refermer les plaies dans les hôpitaux du monde entier.

Les adhésifs médicaux actuels ont transformé les techniques de guérison. Des recherches sont en cours pour créer une nouvelle génération d'adhésifs tissulaires, inspirés des sécrétions visqueuses et collantes du monde naturel.

Mais il y a autre chose que nous devons apprendre de la nature. C'est quelque chose de vital pour notre avenir : comment décoller.

L'heure du décollage

Les adhésifs modernes sont si puissants que les joints peuvent être plus résistants que les matériaux collés. C'est formidable... jusqu'à un certain point.

Ce fabuleux pouvoir d'adhésion s'accompagne d'un problème : les connexions ne peuvent pas être décollées.

Les appareils électroniques actuels contiennent plus de colle que jamais. Elle sert à maintenir tous les éléments en place et à les rendre résistants, étanches et plus stylisés.

Mais cela les rend très difficiles à réparer ou à recycler. Par conséquent, ils sont plus susceptibles de finir à la poubelle.

Il est vrai que dans certains cas, il est possible d'utiliser des vis, mais cette solution n'est pas universelle.

L'utilisation d'adhésifs rend presque impossible la réparation ou le recyclage des chaussures modernes, ce qui augmente considérablement la quantité de déchets plastiques dans le monde. Dans ce cas, les vis ne suffisent pas.

C'est pourquoi des adhésifs réversibles sont à l'étude, qui peuvent être désactivés en appuyant sur un interrupteur. Il s'agit du prochain objectif de l'humanité pour maîtriser l'adhésion, ce qui apporterait d'immenses avantages en termes de durabilité.

Cela ressemble à de la fiction, mais nous avons passé des milliers d'années à créer des adhésifs pour résoudre des problèmes - et les adhésifs ont rendu l'impossible possible.

Écoutez la série Glued Up : The Sticky Story of Humanity de la BBC Radio 4, qui a donné lieu à ce rapport, sur le site Web BBC Sounds.