Recyclage du chlorure de polyvinyle auparavant non recyclable

Le PVC, ou chlorure de polyvinyle, est l’un des plastiques les plus produits aux États-Unis et le troisième en volume au monde.

Le PVC constitue une grande quantité de plastiques que nous utilisons quotidiennement. Une grande partie du plastique utilisé dans les équipements hospitaliers (tubulures, poches de sang, masques, etc.) est en PVC, tout comme la plupart des tuyaux utilisés dans la plomberie moderne. Les cadres de fenêtre, les boiseries, les parements et les revêtements de sol sont en PVC ou comprennent du PVC. Il recouvre le câblage électrique et comprend des matériaux tels que des rideaux de douche, des tentes, des bâches et des vêtements.

Il a également un taux de recyclage de zéro pour cent aux États-Unis.

Maintenant, des chercheurs de l’Université du Michigan, dirigés par la première auteure de l’étude Danielle Fagnani et la chercheuse principale Anne McNeil, ont découvert un moyen de recycler chimiquement le PVC en matériau utilisable. La partie la plus fortuite de l’étude ? Les chercheurs ont trouvé un moyen d’utiliser les phtalates dans les plastifiants – l’un des composants les plus nocifs du PVC – comme médiateur de la réaction chimique. Leurs résultats sont publiés dans la revue Chimie naturelle.

« Le PVC est le type de plastique que personne ne veut traiter car il a son propre ensemble de problèmes », a déclaré Fagnani, qui a terminé le travail en tant que chercheur postdoctoral au département de chimie de l’UM. « Le PVC contient généralement beaucoup de plastifiants, qui contaminent tout dans le flux de recyclage et sont généralement très toxiques. Il libère également de l’acide chlorhydrique très rapidement avec un peu de chaleur. »

Le plastique est généralement recyclé en le faisant fondre et en le reformant en matériaux de qualité inférieure dans un processus appelé recyclage mécanique. Mais lorsque la chaleur est appliquée au PVC, l’un de ses principaux composants, appelés plastifiants, s’échappe très facilement du matériau, explique McNeil.

Ils peuvent ensuite se glisser dans d’autres plastiques dans le flux de recyclage. De plus, l’acide chlorhydrique se dégage facilement du PVC avec la chaleur. Cela pourrait corroder l’équipement de recyclage et causer des brûlures chimiques à la peau et aux yeux, ce qui n’est pas idéal pour les travailleurs d’une usine de recyclage.

De plus, les phtalates, un plastifiant courant, sont des perturbateurs endocriniens hautement toxiques, ce qui signifie qu’ils peuvent interférer avec l’hormone thyroïdienne, les hormones de croissance et les hormones impliquées dans la reproduction chez les mammifères, y compris les humains.

Alors, pour trouver un moyen de recycler le PVC qui ne nécessite pas de chaleur, Fagnani a commencé à explorer l’électrochimie. En cours de route, elle et l’équipe ont découvert que le plastifiant qui présente l’une des principales difficultés de recyclage pouvait être utilisé dans la méthode de décomposition du PVC. En fait, le plastifiant améliore l’efficacité de la méthode et la méthode électrochimique résout le problème avec l’acide chlorhydrique.

« Ce que nous avons découvert, c’est qu’il libère toujours de l’acide chlorhydrique, mais à un rythme beaucoup plus lent et plus contrôlé », a déclaré Fagnani.

Le PVC est un polymère avec un squelette hydrocarboné, dit Fagnani, composé de simples liaisons carbone-carbone. Attaché à tous les autres groupes carbonés se trouve un groupe chlore. Sous activation thermique, l’acide chlorhydrique se détache rapidement, ce qui entraîne une double liaison carbone-carbone le long du squelette du polymère.

Mais l’équipe de recherche utilise plutôt l’électrochimie pour introduire un électron dans le système, ce qui lui confère une charge négative. Cela rompt la liaison carbone-chlorure et donne un ion chlorure chargé négativement. Parce que les chercheurs utilisent l’électrochimie, ils peuvent mesurer la vitesse à laquelle les électrons sont introduits dans le système, ce qui contrôle la rapidité avec laquelle l’acide chlorhydrique est produit.

L’acide peut ensuite être utilisé par les industries comme réactif pour d’autres réactions chimiques. Les ions chlorure peuvent également être utilisés pour chlorer de petites molécules appelées arènes. Ces arènes peuvent être utilisés dans des composants pharmaceutiques et agricoles. Il reste du matériau du polymère, pour lequel McNeil dit que le groupe cherche toujours une utilisation. Fagnani dit que l’étude montre comment les scientifiques pourraient envisager de recycler chimiquement d’autres matériaux difficiles.

« Soyons stratégiques avec les additifs qui sont dans les formulations de plastiques. Pensons à l’utilisation en cours et à la fin de l’utilisation du point de vue des additifs », a déclaré Fagnani, qui est maintenant chercheur scientifique chez Ashland, une société axée sur fabriquer des additifs spécialisés biodégradables pour les biens de consommation tels que les détergents à lessive, les écrans solaires et les shampooings. « Les membres actuels du groupe essaient d’améliorer encore plus l’efficacité de ce processus. »

L’objectif du laboratoire de McNeil a été de développer des moyens de recycler chimiquement différents types de plastiques. Briser les plastiques en leurs composants pourrait produire des matériaux non dégradés que l’industrie peut réintégrer dans la production.

« C’est un échec de l’humanité d’avoir créé ces matériaux incroyables qui ont amélioré nos vies à bien des égards, mais en même temps d’être si myope que nous n’avons pas pensé à quoi faire avec les déchets », a déclaré McNeil.

« Aux États-Unis, nous sommes toujours bloqués à un taux de recyclage de 9 %, et ce ne sont que quelques types de plastiques. Et même pour les plastiques que nous recyclons, cela conduit à des polymères de qualité de moins en moins bonne. Nos bouteilles de boissons ne deviennent jamais à nouveau les bouteilles de boissons. Elles deviennent un textile ou un banc de parc, qui finit ensuite dans une décharge.