Une équipe dirigée par des chercheurs du Virginia Polytechnic Institute and State University (USA) a mis au point un nouveau méthode pour recycler plastiques en produits chimiques de grande valeur connus sous le nom de tensioactifs, qui sont utilisés pour créer du savon, du détergent et d’autres articles similaires. Il s’agit d’une découverte révolutionnaire qui pourrait représenter un débouché commercial jusqu’alors inconnu pour un déchet dangereux répandu sur toute la planète.
Les plastiques et les savons ont peu en commun en termes de texture, d’apparence et, surtout, de la façon dont ils sont utilisés. Mais il existe une connexion surprenante entre les deux éléments au niveau moléculaire: La structure chimique du polyéthylène, l’un des plastiques les plus utilisés dans le monde aujourd’hui, est étonnamment similaire à celle d’un acide gras, qui est utilisé comme précurseur chimique du savon. Les deux matériaux sont constitués de longues chaînes de carbone, mais les acides gras ont un groupe supplémentaire d’atomes à la fin de la chaîne.
Guoliang ‘Greg’ Liu, professeur agrégé de chimie au Virginia Tech’s College of Science, pensait depuis longtemps que cette similitude impliquait qu’il devrait être possible de convertir le polyéthylène en acides gras et, avec quelques étapes supplémentaires, de produire du savon. Le défi était de savoir comment diviser une longue chaîne de polyéthylène en plusieurs chaînes courtes, mais pas trop courtes, et comment le faire efficacement. Liu croyait qu’il y avait un potentiel pour une nouvelle méthode de recyclage qui prendrait les déchets plastiques de faible valeur et les transformerait en un produit utile et de grande valeur.
Fabrication de savon dans une usine
Liu a été inspiré en profitant d’une nuit d’hiver au coin du feu. Il a regardé la fumée qui sortait du feu et a pensé à la façon dont la fumée était composée de petites particules produites lors de la combustion du bois. Bien que les plastiques ne devraient jamais être brûlés dans une cheminée pour des raisons de santé et de sécurité, Liu a commencé à se demander si le polyéthylène pouvait être brûlé dans un laboratoire. La combustion incomplète du polyéthylène produirait-elle de la fumée, comme le fait la combustion du bois ? Si quelqu’un devait capter cette fumée, de quoi serait-elle faite ?
« Le bois de chauffage est principalement constitué de polymères comme la cellulose. La combustion du bois brise ces polymères en chaînes courtes, puis en petites molécules gazeuses avant une oxydation complète en dioxyde de carbone », a déclaré Liu. « Si nous décomposons les molécules de polyéthylène synthétique de la même manière, mais arrêtons le processus avant qu’elles ne se décomposent en petites molécules gazeuses, nous devrions alors obtenir des molécules de type polyéthylène à chaîne courte », a-t-il déclaré.
Je dois obtenir de la cire du plastique
Avec l’aide de deux autres scientifiques, Liu ont construit un petit réacteur semblable à un four où ils pouvaient chauffer du polyéthylène dans un processus appelé thermolyse à gradient de température. En bas, le four est à une température suffisamment élevée pour casser les chaînes polymères, et en haut, le four est refroidi à une température suffisamment basse pour éviter toute rupture supplémentaire. Après la thermolyse, ils ont collecté le résidu, semblable au nettoyage de la suie d’une cheminée, et ont découvert que l’intuition de Liu était correcte : il était composé de « polyéthylène à chaîne courte », ou plus précisément de cires.
Préparation du composé dans le laboratoire scientifique
C’était la première étape dans le développement d’une méthode pour transformer les plastiques en savon, a expliqué Liu. Après quelques étapes supplémentaires, dont la saponification, l’équipe a fabriqué le premier savon au monde à partir de plastique. Pour poursuivre le processus, l’équipe a fait appel à des experts en modélisation informatique et en analyse économique.
« Nos recherches montrent une nouvelle façon de recycler le plastique sans utiliser de nouveaux catalyseurs ou des procédures complexes. Dans ce travail, nous avons démontré le potentiel d’une stratégie en tandem pour le recyclage du plastique », a déclaré Xu, auteur principal de l’article publié dans Science. « Cela incitera plus de gens à développer des conceptions plus créatives pour les procédures de recyclage à l’avenir. »
Les avantages de la méthode inventée
Bien que le polyéthylène ait été le plastique qui a inspiré ce projet, La méthode peut également fonctionner avec un autre type de plastique, appelé polypropylène.. Ces deux matériaux constituent une grande partie du plastique que les consommateurs rencontrent chaque jour, des emballages de produits aux emballages alimentaires en passant par les tissus.
L’une des caractéristiques les plus intéressantes de la nouvelle méthode de recyclage de Liu est que peut être utilisé sur les deux plastiques à la fois, ce qui signifie qu’il n’est pas nécessaire de les séparer. C’est un énorme avantage par rapport à certaines méthodes de recyclage utilisées aujourd’hui, qui nécessitent un tri minutieux des plastiques pour éviter toute contamination. Ce processus de tri peut être assez difficile, en raison de la similitude des deux plastiques.
Guoliang Liu et Eric Munyaneza, un autre des chercheurs, dans le laboratoire scientifique
Un autre des avantages de la technique de recyclage est qu’elle présente certains exigences très simples : plastique et chaleur. Bien que les dernières étapes du processus nécessitent quelques ingrédients supplémentaires pour convertir les molécules de cire en acides gras et en savon, la transformation initiale du plastique est une réaction simple. Cela contribue à la rentabilité de la méthode ainsi qu’à son impact environnemental relativement faible.
La valeur économique de la trouvaille
Pour que le recyclage soit efficace à grande échelle, le produit final doit être suffisamment précieux pour couvrir les coûts du procédé et le rendre économiquement plus attractif que d’autres options de recyclage.
Bien que les savons ne semblent pas initialement être un produit particulièrement cher, ils peuvent en fait valoir le double ou le triple du prix des plastiques en poids. Actuellement, le prix moyen du savon et du détergent est d’environ 3 550 dollars la tonne métrique et le polyéthylène d’environ 1 150 dollars la tonne métrique. De plus, la demande de savons et de produits connexes est comparable à la demande de plastiques.
Cette recherche jette les bases d’une nouvelle façon de réduire les déchets en canalisant les plastiques usagés vers la production d’autres matériaux utiles, a déclaré Liu. Au fil du temps, ets’attendre à ce que les installations de recyclage du monde entier commencent à mettre en œuvre cette technique. Si tel est le cas, les consommateurs peuvent espérer avoir un jour la possibilité d’acheter des savons révolutionnaires et durables qui entraîneront également une réduction des déchets plastiques dans les décharges.
Plage pleine de plastiques Maxim Blinkov
« Il convient de noter que la pollution plastique est un défi mondial plutôt qu’un problème de quelques pays. Par rapport à un procédé sophistiqué et à un catalyseur ou réactif complexe, un processus simple peut être plus accessible à de nombreux autres pays dans le monde« , il ajouta. « J’espère que cela pourra être un bon début de guerre contre la pollution plastique”.
Etude de référence : https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh0993
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