Les plastiques sont à la base d’une grande partie de la vie moderne : des domaines comme la médecine, la technologie et la sécurité alimentaire seraient méconnaissables sans les plastiques et leurs propriétés utiles. Cependant, la solidité des plastiques, souvent souhaitable, en fait également un polluant dangereux et difficile à recycler. La solution à ce problème grave et croissant consiste à rendre les plastiques plus faciles à recycler.
Dans une étude publiée dans Science chimiquedes chercheurs de l’Université d’Osaka ont trouvé un moyen de fabriquer des polymères résistants et performants, le composant principal des plastiques, qui peuvent être décomposés facilement et précisément en leurs composants et recyclés en matériaux comme neufs.
Les principaux composants des plastiques sont des molécules appelées polymères, qui sont de longues chaînes de petites unités répétitives appelées monomères. Le recyclage physique actuel réutilise simplement les polymères sans les décomposer, et le plastique recyclé est généralement pire que l’original.
Le recyclage chimique est une méthode plus récente qui décompose les chaînes polymères en unités monomères, puis relie les unités ensemble. Le plastique recyclé est comme neuf. Cependant, les polymères destinés au recyclage chimique sont généralement faibles car ils présentent des liens faibles entre les unités monomères, de sorte qu’il est facile de briser les chaînes.
Les chercheurs ont développé un moyen de fabriquer des polymères résistants et chimiquement recyclables sans compromettre la résistance thermique et chimique. Cette avancée pourrait considérablement étendre l’utilisation de polymères chimiquement recyclables.
« Nous savions que nous devions rendre les liens entre les monomères très forts dans des environnements difficiles, mais facilement rompus dans des conditions spécifiques pour le recyclage », explique l’auteur principal Satoshi Ogawa. « Nous avons été surpris de constater que personne n’avait essayé d’inclure un groupe de direction, qui ne briserait les liens forts qu’en présence d’un catalyseur métallique. »
Le groupe directeur est comme un verrou sur le lien, n’ouvrant le lien que lorsque la bonne clé est présente. Les polymères ont résisté à des températures élevées et à des produits chimiques agressifs, mais lorsqu’il s’agissait de recyclage, un catalyseur au nickel a agi comme une clé et le groupe directeur a facilement ouvert les liens, libérant les monomères. Le polymère d’origine pourrait ensuite être réassemblé à partir des monomères.
« C’est un énorme pas en avant de fabriquer un polymère aussi résistant qui puisse être décomposé facilement et précisément et recyclé en un matériau vierge en si peu d’étapes », explique l’auteur principal Mamoru Tobisu. « Cette conception révolutionnaire pourrait être utilisée pour fabriquer des polymères hautes performances pouvant être recyclés indéfiniment sans perte de qualité. »
Le travail de l’équipe montre qu’il n’est pas nécessaire de faire un compromis entre performance et recyclabilité. Leur conception pourrait être utilisée dans de nombreux autres polymères pour rendre de nombreux types de plastique chimiquement recyclables, contribuant ainsi potentiellement à rejeter la pollution plastique dans la poubelle de l’histoire.
Plus d’informations :
Dégradation contrôlée des poly(éthers aryliques) chimiquement stables via une catalyse assistée par groupe directeur, Science chimique (2024). DOI : 10.1039/d4sc04147j