Les chercheurs ont développé un moyen de rendre un type de matière plastique plus durable et moins susceptible de libérer des microplastiques dangereux. Leur étude a identifié un moyen sûr de fixer des additifs chimiques au polychlorure de vinyle (PVC). Le travail est publié dans la revue Chimie.
Présents dans tous les domaines, des jouets aux matériaux de construction en passant par les emballages médicaux, les plastiques PVC se classent actuellement au troisième rang des plastiques les plus utilisés dans le monde. Malgré son utilisation répandue, le PVC pur est fragile et sensible à la chaleur, et les fabricants ne peuvent l’utiliser qu’après avoir stabilisé ses propriétés avec d’autres produits chimiques.
Cependant, ces additifs, ou plastifiants, ne constituent qu’une solution à court terme pour stabiliser le PVC. Au fil du temps, les plastifiants s’échappent des plastiques, ce qui permet au matériau de se détériorer en matières organiques et microplastiques potentiellement dangereuses. Aujourd’hui, une équipe dirigée par Christo Sevov, chercheur principal de l’étude et professeur agrégé de chimie et de biochimie à l’Ohio State University, a découvert que l’utilisation de l’électricité pour fixer de manière permanente ces additifs chimiques peut empêcher de telles réactions indésirables.
« Au lieu de mélanger ces produits chimiques, notre méthode consiste à lier chimiquement le composé plastifiant directement au PVC en le greffant sur le squelette du polymère », a expliqué Sevov.
Modifier les molécules de PVC de cette manière leur permet de devenir plus durables et plus résistantes aux changements chimiques, conduisant finalement à des matériaux aux propriétés plus robustes.
« C’est vraiment l’un des rares exemples où il y a autant de contrôle sur la modification des propriétés du PVC », a déclaré Sevov. « C’est donc la première étape pour modifier de manière contrôlable le PVC afin de lui donner les propriétés qui vous intéressent, qu’il soit dur, extensible ou souple. »
L’équipe a rencontré quelques défis ; Les modifications des polymères synthétiques échouent souvent parce que les réactions ont été initialement développées pour des analogues de petites molécules, et non pour des analogues de grosses molécules tels que le PVC pur. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont optimisé le catalyseur qu’ils ont utilisé dans leur processus et, grâce à des essais et des erreurs, ont pu surmonter les problèmes qui surviennent lors de l’édition de grosses molécules.
En plus de faire des progrès en matière de chimie organique, le travail de l’équipe a également des implications pour l’environnement, car limiter la rapidité avec laquelle les plastiques se dégradent peut contribuer grandement à freiner la libération de microplastiques (de minuscules morceaux de débris plastiques) dans notre environnement.
Aujourd’hui, les scientifiques savent que ces particules, dont on sait qu’elles polluent l’air, l’eau et nos réserves alimentaires, sont nocives tant pour l’homme que pour la faune. Une personne moyenne ingère probablement entre 78 000 et 211 000 de ces particules chaque année.
Mais alors que les experts commencent à comprendre l’impact à long terme des microplastiques sur Terre, les chimistes organiques se précipitent pour trouver des moyens de les éliminer progressivement de la vie quotidienne, a déclaré Sevov.
« De nombreux chimistes réorientent leurs efforts vers l’étude de grosses molécules et le développement de nouveaux produits chimiques pour le recyclage, le recyclage et la modification de polymères bien connus », a-t-il déclaré. Par exemple, essayer de recycler des produits en PVC peut entraîner une dégradation supplémentaire du matériau en raison des températures élevées nécessaires pour transformer le plastique en autre chose, de sorte que le processus n’est pas très efficace.
Mais en utilisant la méthode de Sevov, « vous pouvez potentiellement réutiliser le matériau de nombreuses fois avant qu’il ne commence vraiment à se désagréger, améliorant ainsi sa durée de vie et sa réutilisation », a-t-il déclaré.
À l’avenir, davantage de contrôle sur les matériaux qui seront sans danger pour les consommateurs sera possible une fois que les efforts visant à réparer les fuites de PVC pourront être intensifiés de manière fiable, ce que l’étude souligne et qui, pour le moment, est possible avec leur seule méthode.
« Il n’y a pas de meilleur moyen de le faire à l’échelle dont vous auriez besoin pour une modification commerciale du PVC, car il s’agit d’un processus immense », a déclaré Sevov. « Il y a encore beaucoup de choses à faire avant de résoudre la situation des microplastiques, même si nous avons maintenant jeté les bases de la manière d’y parvenir. »
Parmi les autres co-auteurs de l’Ohio State figurent Jordan LS Zackasee, Valmuri Srivardhan, Blaise L. Truesdell et Elizabeth J. Vrana.
Plus d’informations :
Jordan LS Zackasee et al, Greffage électrocatalytique de plastiques en chlorure de polyvinyle, Chimie (2024). DOI : 10.1016/j.chempr.2024.08.021