Le gros problème avec les plastiques, c'est que même s'ils durent très longtemps, la plupart sont jetés après une seule utilisation. Depuis que les plastiques ont été inventés dans les années 1950, environ 8, 300 millions de tonnes métriques (Mt) ont été réalisées, mais plus de la moitié (4, 900 Mt) sont déjà enfouis ou ont été perdus dans l'environnement. Rien qu'en 2010, on estime que 4,8 à 12,7 Mt sont allées dans les océans.

Seule une petite proportion des centaines de types de plastiques peut être recyclée par la technologie conventionnelle. Mais il y a d'autres choses que nous pouvons faire pour réutiliser les plastiques une fois qu'ils ont atteint leur objectif initial. Ma recherche, par exemple, se concentre sur le recyclage chimique, et j'ai étudié comment les emballages alimentaires peuvent être utilisés pour créer de nouveaux matériaux comme des fils électriques.

Dans le recyclage chimique, vous utilisez les éléments constitutifs pour fabriquer de nouveaux matériaux. Tous les plastiques sont en carbone, l'hydrogène et parfois l'oxygène. Les montants et les dispositions de ces trois éléments rendent chaque plastique unique. Comme les plastiques sont des produits chimiques très purs et hautement raffinés, ils peuvent être décomposés en ces éléments puis liés selon différents agencements pour fabriquer des matériaux de haute valeur tels que les nanotubes de carbone. En théorie, les seuls produits secondaires de cette opération devraient être l'oxygène et l'hydrogène.

Les nanotubes de carbone sont de minuscules molécules aux propriétés physiques incroyables. Pensez à un morceau de grillage enroulé dans un cylindre. Voici à quoi ressemble la structure d'un nanotube de carbone. Lorsque le carbone est disposé ainsi, il peut conduire à la fois la chaleur et l'électricité. Ces deux formes d'énergie différentes sont chacune très importantes à contrôler et à utiliser dans les bonnes quantités, selon vos besoins.

Pour notre nouvelle étude, nous avons pris des plastiques, en particulier des plastiques noirs, qui sont couramment utilisés comme emballage pour les plats cuisinés et les fruits et légumes dans les supermarchés, mais ne peuvent pas être facilement recyclés - et en ont retiré le carbone, puis construit des molécules de nanotubes de bas en haut en utilisant les atomes de carbone.

Les nanotubes sont 80, 000 fois plus fin qu'un cheveu humain, en fait, ils sont pratiquement aussi fins que des brins d'ADN. Mais être constitués de liaisons carbone-carbone leur confère également une résistance semblable à celle du diamant. Ils sont si solides qu'ils sont considérés comme le matériau idéal pour un ascenseur spatial proposé.

Les nanotubes ont déjà été utilisés pour fabriquer des films conducteurs sur des écrans tactiles, et leur souplesse les a également rendus idéaux pour l'électronique flexible. Ils ont également été utilisés pour développer des tissus qui créent de l'énergie lorsque vous vous déplacez, et la NASA les a utilisés pour éviter les chocs électriques sur le vaisseau spatial Juno. En outre, ils ont récemment été utilisés pour créer des antennes pour les réseaux 5G.

Nouvelle utilisation des nanotubes

Nous fabriquons spécifiquement des nanotubes de carbone car ils peuvent être utilisés pour résoudre le problème de la surchauffe et de la défaillance des câbles électriques. Dans le monde, environ 8 % de l'électricité est perdue dans le transport et la distribution. Cela peut sembler peu, mais il est faible car les câbles électriques sont courts, ce qui signifie que les centrales doivent être proches de l'endroit où l'électricité est utilisée, sinon, l'énergie est perdue dans la transmission. De nombreux câbles longue portée (qui sont faits de métaux) ne peuvent pas fonctionner à pleine capacité car ils surchaufferaient et fondraient. C'est un vrai problème pour un avenir d'énergie renouvelable utilisant l'éolien ou le solaire, parce que les meilleurs sites sont loin de là où vivent les gens.

J'ai passé plusieurs années à apprendre ce qui est important pour obtenir les meilleures performances électriques des fils de carbone. Pour ce faire, je me suis d'abord spécialisé dans la création de nanotubes de la plus haute qualité en utilisant les méthodes les plus appropriées pour fabriquer au mieux le conducteur. J'ai cartographié les meilleures conditions de réaction qui nous ont permis d'utiliser des plastiques noirs comme matière première.

Maintenant, nous avons pu utiliser des nanotubes pour transmettre de l'électricité à une ampoule dans un petit modèle de démonstration. À long terme, je prévois de fabriquer des câbles électriques en carbone de haute pureté en utilisant des déchets plastiques. Et je travaille actuellement pour améliorer les performances électriques du matériau nanotube et augmenter le rendement, ils sont donc prêts pour un déploiement à grande échelle au cours des trois prochaines années.

Fidèles à ma devise "pas de carbone laissé de côté", nous développons également de nouvelles façons de convertir rapidement et économiquement les plastiques à l'aide de cette méthode de recyclage chimique. Tout carbone qui s'échappe de notre processus est une perte pour nous, et pourrait être un polluant. Nous visons donc à maintenir cela au minimum absolu en capturant le carbone après chaque étape en utilisant des épurateurs chimiques pour capter le carbone des gaz d'échappement afin qu'il puisse être recyclé encore et encore, jusqu'à ce que nous ayons utilisé autant de carbone d'origine que physiquement possible.

Nous envisageons également d'utiliser d'autres formes de déchets carbonés pour fabriquer des nanomatériaux. Les plastiques sont un problème connu, mais il y a beaucoup d'autres matériaux en carbone comme les pneus, papiers, des peintures, solvants, et les réfrigérants qui n'ont pas toujours de plan de fin de vie. Le problème des plastiques s'accroît au rythme de l'utilisation du plastique, avec seulement une très petite quantité d'entre eux étant réutilisés. Mais nos recherches montrent que nous pouvons utiliser le problème d'aujourd'hui pour fabriquer les matériaux de demain.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.