Le recyclage chimique pourrait être la solution à la pollution plastique

Le monde se noie dans le plastique. Environ 60% des plus de 8 700 millions de tonnes métriques de plastique jamais fabriquées ne sont plus utilisées, mais sont plutôt restés en décharge ou rejetés dans l'environnement. Cela équivaut à plus de 400 kg de déchets plastiques pour chacun des 7,6 milliards d'habitants de la planète.

L'une des raisons en est que de nombreux plastiques ne sont pas recyclables dans notre système actuel. Et même ceux qui sont recyclables finissent par être mis en décharge.

Les plastiques ne peuvent pas être recyclés à l'infini, du moins en utilisant des techniques traditionnelles. La plupart d'entre eux ne reçoivent qu'un nouveau souffle avant de se retrouver dans la terre, l'océan ou un incinérateur. Mais il y a de l'espoir dans une forme différente de recyclage connue sous le nom de recyclage chimique.

Le recyclage traditionnel physique ou broie généralement le plastique en plus petites pièces qui sont ensuite mélangées et moulées ensemble pour créer des produits en plastique de qualité inférieure. Le recyclage chimique d'autre part, décompose le plastique au niveau moléculaire mettant à disposition des «molécules de plate-forme» qui peuvent ensuite être utilisées pour fabriquer d'autres matériaux . Cette idée en est à ses débuts mais, en principe, elle pourrait ouvrir toute une série d'opportunités.

Les plastiques sont une large classification de matériaux appelés polymères, qui sont fabriqués à partir de petites molécules de bloc de construction "monomère" composées principalement de carbone. et l'hydrogène. Le défi du recyclage chimique du plastique consiste à trouver les bonnes techniques pour décomposer et reconstituer le matériau en une variété de produits finaux tout en minimisant les déchets.

Tout cela doit être fait dans un productif économique, à grande échelle et neutre en carbone. La solution éventuelle devrait créer moins de dommages que le problème qu'elle tente de résoudre.

Les monomères qui composent les plastiques peuvent prendre une variété de formes et de tailles: certains sont des lignes droites, certains sont ramifiés et certains ont des anneaux. La façon dont ils sont collés ensemble détermine les propriétés des matières plastiques, y compris la facilité de leur décomposition, leurs températures de fusion, etc.

En termes les plus simples, la rupture des liaisons chimiques est une question d'énergie. Les plastiques sont en grande partie des matériaux très stables, ils ont donc généralement besoin de beaucoup d'énergie pour les décomposer, généralement sous forme de chaleur pour provoquer un processus appelé pyrolyse . Vous pouvez avoir un contrôle plus précis de la dégradation en utilisant le bon catalyseur, un matériau qui déclenche la réaction chimique à partir d'un emplacement spécifique dans la chaîne polymère.

Un exemple de catalyseur est le type de molécule biologique connue sous le nom d'enzyme. Ceux-ci se produisent dans les organismes vivants et jouent un rôle vital dans les processus de l'organisme tels que la digestion. Il existe jusqu'à 50 micro-organismes «plastivores» connus qui peuvent digérer le plastique car ils contiennent des enzymes qui aident à le décomposer.

Mais l'utilisation de ces processus naturels peut être difficile car vous devez maintenir les organismes biologiques en vie donc ils nécessitent des conditions très spécifiques telles que la température et le pH, et ils prennent souvent un temps long pour terminer le processus. Cependant, avec plus de recherches, ils pourraient être utilisés commercialement à l'avenir.

D'autres catalyseurs peuvent fonctionner assez rapidement. Par exemple, mes collègues et moi avons démontré qu'il est possible d'utiliser des nanoparticules de fer pour aider à transformer le plastique noir (l'un des types les plus difficiles à recycler) en nanotubes de carbone en quelques instants. Nous avons ensuite pu utiliser ce nouveau matériau pour construire des composants électriques tels que câbles de données pour transmettre des informations à un système d'enceintes pour jouer de la musique.

Nouvelles techniques

Il y a un effort mondial dans cette croissance pour développer de nouvelles techniques. Des recherches ont montré que vous pouvez recycler chimiquement une vieille huile de cuisson (un polymère naturel) en une résine biodégradable pour une utilisation dans des imprimantes 3D . D'autres déchets tels que les aliments, le caoutchouc et les plastiques peuvent être utilisés pour produire rapidement du graphène (une forme de carbone d'une épaisseur d'un atome). Les scientifiques ont également développé un moyen de recycler à plusieurs reprises les bioplastiques au lieu de les laisser se biodégrader lentement et libérer du dioxyde de carbone.

Le recyclage chimique pourrait compléter le recyclage mécanique, en particulier pour les matériaux problématiques du recyclage physique comme films minces et microplastiques. Ceux-ci sont piégés dans la machine de broyage en raison de leur petite taille et de leur résistance, ce qui entraîne le blocage, le ralentissement ou même l'arrêt complet du système tout entier et nécessite un nettoyage. Les broyeurs ne peuvent pas travailler sur des films minces, encore moins des matériaux microplastiques qui sont des centaines de fois plus petits.

Beaucoup de ces techniques ont été démontrées en laboratoire et il existe plusieurs entreprises le fait maintenant au niveau commercial . Ces processus prennent du temps, de l'expertise et de l'argent . Mais jusqu'à ce que nous cessions d'utiliser des plastiques, cela représente un champ croissant d'opportunités d'investissement pour développer une économie de carbone circulaire grâce à l'utilisation du recyclage chimique des plastiques.

Cet article est republié de The Conversation par Alvin Orbaek White maître de conférences au College of Engineering, Swansea University sous une licence Creative Commons. Lisez l'article original .