Tous les plastiques ne sont pas égaux : certains types et couleurs sont plus faciles à recycler que d’autres. Par exemple, la mousse noire et les couvercles de café noir, qui sont souvent en polystyrène, finissent généralement dans les décharges car les additifs colorants conduisent à un tri inefficace. Maintenant, les chercheurs rapport dans ACS Science centrale la possibilité d’exploiter un additif présent dans les plastiques noirs, à l’aide de la lumière du soleil ou de LED blanches, pour convertir les déchets de polystyrène noir et coloré en matières premières réutilisables.
« Une simple irradiation par la lumière visible a le potentiel de transformer le recyclage chimique des plastiques, en utilisant les additifs déjà présents dans de nombreux produits commerciaux », déclarent les auteurs de l’article, Sewon Oh, Hanning Jiang et Erin Stache.
Une stratégie émergente pour le recyclage du plastique consiste à utiliser la lumière pour aider à décomposer le plastique en matériaux chimiquement utiles pouvant être recyclés en de nouveaux produits. Ce processus nécessite un composé auxiliaire pour convertir la lumière en chaleur nécessaire pour briser les liaisons polymères.
Cependant, trouver le bon assistant qui ne créera pas plus de déchets et qui s’intégrera facilement aux matériaux recyclés reste un défi pour les chercheurs. Cherchant à créer une économie circulaire pour le recyclage du plastique, Stache et une équipe de chercheurs ont exploité un élément déjà présent dans les déchets de polystyrène noir : un additif connu sous le nom de noir de carbone.
Les chercheurs ont testé une méthode pour recycler le polystyrène noir fabriqué en laboratoire : ils ont broyé un mélange de polystyrène et de noir de carbone en une poudre fine, ont placé la poudre dans un flacon en verre scellé, puis ont placé le flacon sous des LED blanches à haute intensité pendant 30 minutes. Le noir de carbone convertit la lumière LED en chaleur.
La chaleur a ensuite brisé la structure moléculaire du polystyrène, créant un mélange d’unités plus courtes d’un, deux et trois styrènes. Et ces trois composants se sont proprement séparés dans l’appareil de réaction. Lors d’expériences, l’équipe a recyclé les restes de noir de carbone et de styrène monomère en polystyrène, démontrant ainsi la circularité de la nouvelle méthode.
En appliquant cette technique au plastique noir post-consommation provenant des récipients alimentaires et des couvercles de tasses à café, les chercheurs ont coupé les déchets en petits morceaux et ont découvert que jusqu’à 53 % du polystyrène se transformait en monomère de styrène. Les échantillons de déchets contaminés par de l’huile de canola, de la sauce soja et du jus d’orange se décomposent légèrement moins efficacement. Lorsque les chercheurs ont remplacé la source de lumière LED par une lumière solaire focalisée à l’extérieur, ils ont observé une efficacité de réaction plus élevée (80 %).
De plus, un mélange multicolore de déchets de polystyrène noirs, jaunes, rouges et incolores se transforme en styrène dans des conditions d’ensoleillement à un taux plus élevé (67 %) que les LED blanches (45 %). Les chercheurs attribuent les efficacités plus élevées à la plus grande intensité lumineuse obtenue par la lumière solaire focalisée.
En démontrant la capacité de la lumière du soleil à décomposer les déchets de polystyrène coloré, les chercheurs affirment que leur méthode pourrait créer un processus de recyclage en boucle fermée pour ce type de plastique.
Plus d’informations :
Sewon Oh et al, Recyclage des déchets de polystyrène post-consommation à l’aide d’additifs plastiques commerciaux, ACS Science centrale (2024). DOI : 10.1021/acscentsci.4c01317