Une équipe internationale d’experts menant des recherches fondamentales a développé un moyen d’utiliser les déchets de polyéthylène (PE) comme matière première et de les convertir en produits chimiques précieux, via une photocatalyse actionnée par la lumière.
Le professeur Shizhang Qiao de l’Université d’Adélaïde, titulaire de la chaire de nanotechnologie et directeur du Centre des matériaux en énergie et en catalyse de l’École de génie chimique, a dirigé l’équipe qui a publié ses résultats dans la revue Avancées scientifiques.
« Nous avons recyclé des déchets plastiques polyéthylène en éthylène et acide propionique avec une sélectivité élevée à l’aide de catalyseurs métalliques à dispersion atomique », a déclaré le professeur Qiao.
« Une méthode de photocatalyse à température ambiante couplée à l’oxydation a été utilisée pour convertir les déchets en produits de valeur avec une sélectivité élevée. Près de 99 % du produit liquide est de l’acide propionique, atténuant les problèmes associés aux produits complexes qui nécessitent ensuite une séparation. L’énergie solaire renouvelable a été plutôt que des procédés industriels qui consomment des combustibles fossiles et émettent des gaz à effet de serre. »
« Cette stratégie de valorisation des déchets est principalement mise en œuvre avec quatre composants, notamment les déchets plastiques, l’eau, la lumière du soleil et des photocatalyseurs non toxiques qui exploitent l’énergie solaire et stimulent la réaction. Un photocatalyseur typique est le dioxyde de titane avec des atomes de palladium isolés à sa surface. «
La plupart des plastiques utilisés aujourd’hui finissent par être jetés et accumulés dans les décharges. Le PE est le plastique le plus utilisé au monde. Les emballages alimentaires quotidiens, les sacs à provisions et les flacons de réactifs sont tous fabriqués en PE. Il représente également la plus grande proportion de tous les déchets plastiques et finit principalement dans les décharges, ce qui constitue une menace pour l’environnement et l’écologie mondiale.
« Les déchets plastiques constituent une ressource inexploitée qui peut être recyclée et transformée en nouveaux plastiques et autres produits commerciaux », a déclaré le professeur Qiao.
« Le recyclage catalytique des déchets de PE en est encore à ses débuts et constitue un défi pratique en raison de l’inertie chimique des polymères et des réactions secondaires résultant de la complexité structurelle des molécules réactives. »
Le recyclage chimique actuel des déchets PE s’effectue à des températures élevées supérieures à 400 °C, ce qui donne lieu à des compositions de produits complexes.
L’éthylène est une matière première chimique importante qui peut être transformée en une variété de produits industriels et quotidiens, tandis que l’acide propionique est également très demandé en raison de ses propriétés antiseptiques et antibactériennes.
Les travaux de l’équipe visent à relever les défis environnementaux et énergétiques contemporains, en contribuant à une économie circulaire. Il sera utile à d’autres recherches scientifiques, à la gestion des déchets et à la fabrication de produits chimiques.
« Notre recherche fondamentale fournit une solution verte et durable pour réduire simultanément la pollution plastique et produire des produits chimiques précieux à partir des déchets pour une économie circulaire », a déclaré le professeur Qiao.
« Cela inspirera la conception rationnelle de photocatalyseurs haute performance pour l’utilisation de l’énergie solaire et bénéficiera au développement d’une technologie de recyclage des déchets basée sur l’énergie solaire. »
Plus d’information:
Shuai Zhang et al, Production photocatalytique d’éthylène et d’acide propionique à partir de déchets plastiques par des espèces de Pd dispersées atomiquement supportées par du titane, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.adk2407. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk2407