De nombreuses entreprises travaillent sur des matériaux qui seraient aussi légers et résistants que le plastique mais en même temps entièrement biodégradables. Et s'ils pouvaient être fabriqués à partir de... déchets ? Un moderne, Une méthode écologique (sans déchets - la conversion de la matière première en produit atteint 100 %) et économique (ne nécessite pas de températures élevées ni de catalyseurs coûteux) d'obtention de monomères organiques voit le jour à l'IPC PAS.

Il est difficile d'imaginer notre monde moderne sans plastique, mais le plastique que nous connaissons aujourd'hui constitue également une grande menace. Il jonche pratiquement tous les coins de la terre - il peut être trouvé dans les profondeurs de la fosse des Mariannes ainsi que sur le mont Everest. Chacun de nous, d'une manière ou d'une autre, consomme 5 grammes de plastique chaque semaine - c'est suffisant pour une carte de crédit - et ce ne sont pas des composés neutres pour notre santé.

Et si on parvenait à remplacer le plastique par un matériau tout aussi léger, tout aussi résistant et en même temps entièrement biodégradable ? C'est l'idée qu'une équipe de scientifiques de l'Institut de chimie physique de l'Académie polonaise des sciences (IPC PAS), dirigé par le professeur Juan Colmenares, travaille sur. Ils ont pris un produit commun, l'hydroxyméthylfurfural (HMF), qui à l'échelle industrielle est obtenu par hydrolyse acide des sucres obtenus, entre autres, à partir de cellulose, lignine ou inuline. Ils l'ont transformé en aldéhyde, 2, 5-diformylfurfural (DFF), un composé qui trouve une application dans tant de domaines de l'industrie qu'il faudrait plusieurs lignes d'impression pour tous les énumérer. Il peut être utilisé pour produire des médicaments, produits de beauté, parfums, agents chimiques, carburants, mais surtout du plastique respectueux de l'environnement. "Nous voulons qu'il soit possible de remplacer les PETs par quelque chose qui se décompose en quelques mois ou au plus quelques années, " explique le professeur Colmenares. " Les plastiques d'aujourd'hui, à base de pétrole, contiennent des phtalates et d'autres plastifiants - une sorte de "soupe" de composés organiques et même inorganiques - et aucune bactérie ou champignon ne peut à lui seul les décomposer. C'est pourquoi ils restent si longtemps dans les forêts et les mers. Les matériaux produits à base de DFF contiennent des furanes—sucres, et ce qui vient de la nature est mieux reçu par la nature, " explique le professeur. " Il y a déjà eu des tests de tels polymères. Ils se décomposent en monomères ressemblant à des sucres. Et les sucres sont un régal pour de nombreux micro-organismes. Même si une bouteille de ce genre de plastique est jetée dans la forêt, il se décomposera beaucoup plus rapidement que les polymères conventionnels, après quelques années au plus tard."

Ce n'est pas le produit lui-même (DFF) qui est nouveau ici, mais la méthode pour l'obtenir, décrit dans un article publié dans Chat appliqué. B . Jusqu'à maintenant, des températures élevées (de l'ordre de 100-150 degrés C) et une technologie compliquée ont été nécessaires, ce qui signifie que tout en étant écologique, il ne pouvait concurrencer les produits pétroliers. L'équipe du professeur Colmenares n'a besoin que d'une boîte qu'elle produit elle-même :un photoréacteur, une lumière (actuellement il s'agit d'une lampe LED émettant près des UV-375 nm, mais en fin de compte, l'énergie doit être fournie simplement par le soleil) et un catalyseur - des nanofils de dioxyde de manganèse. "Ce sont longs et très, très fin, et leur structure augmente l'absorption de la lumière. En raison des propriétés thermo-photo-catalytiques uniques du dioxyde de manganèse, les nanotiges ont une surface de contact beaucoup plus grande avec les particules du matériau de départ et sont plus aptes à l'activer. Donc, pratiquement tous les HMF se transforment en DFF. 100% !" s'enthousiasme le professeur. "C'est une méthode sans gaspillage, sans ajout d'oxygène ou de composés supplémentaires (par exemple, le peroxyde d'hydrogène H 2 O 2 ). L'oxygène de l'air suffit pour obtenir le monomère pur nécessaire à la fabrication des polymères linéaires et... par exemple, des bouteilles comme ça. Même les nanotiges peuvent être réutilisées plusieurs fois comme photocatalyseurs, car le DFF ne les détruit pas, il ne libère pas d'ions manganèse 2+ et 4+, donc en plus, il n'a pas besoin d'être purifié. Les conditions nécessaires sont la température ambiante et la pression atmosphérique. À la fois, un matériau très bon marché et courant est utilisé (l'oxyde de manganèse n'est pas du platine, or ou argent), et la méthode de production est simple. Ils précipitent simplement et tout ce dont vous avez besoin est de sélectionner les bonnes conditions pour que le processus soit efficace, " dit le professeur Colmenares, décrivant l'invention. "Actuellement, nous sommes limités par la capacité du réacteur, mais quand nous le changeons en réacteur à flux, nous pourrons augmenter considérablement la production. Et, bien sûr, obtenir un brevet, " il ajoute.

Mais le plastique en décomposition aussi rapide ne se décomposera-t-il pas trop rapidement ? Avant, par exemple, on arrive à boire le jus qu'on y verse ? "Non, " rit le professeur, "En pratique, il faut quelques années pour se décomposer, mais même si la réaction s'est produite plus rapidement, l'utilisateur boirait tout au plus un peu de « bon » plastique. Celui qui est inoffensif pour le corps. De manière générale, il serait simplement dégradé par nos bactéries intestinales et leurs enzymes. »

En outre, la méthode développée par l'équipe dirigée par le professeur Colmenares utilise des déchets. Quelque chose qui autrement finirait dans les rivières, polluer l'eau, ou nécessiterait un haut niveau de purification, comme c'est désormais le cas pour les déchets de l'industrie papetière. "Actuellement, ces déchets peuvent être transformés ou convertis, par exemple, en bioéthanol, ou il peut être brûlé pour fournir de l'énergie pour la production, mais s'il pouvait être mieux utilisé, ce serait incroyable. De toute façon, il y a assez de déchets pour tout. Et s'il était démontré qu'il y a de l'argent dedans, beaucoup de gens seraient immédiatement trouvés pour le nettoyer, " dit le professeur.

La Pologne est, par exemple, un grand producteur de pommes et de jus, mais savons-nous ce qui arrive à toute cette pelure de pomme et à tous les déchets ? Pas beaucoup, bien que nous « produisions » des centaines de tonnes chaque année. "Il est versé dans la déchetterie, il pollue l'eau, prend de l'oxygène, et puis c'est la fin de toute vie aquatique, " s'inquiète le professeur. " En attendant, il contient tout le sucre, pectine et composés lévuliniques à partir desquels même des médicaments peuvent être fabriqués, " explique-t-il. Vous pouvez faire des composés très désirables à partir de quelque chose qui n'est fait ni de pétrole ni de charbon, mais des déchets. C'est "comment faire quelque chose à partir de rien".