Les plastiques à usage unique peuvent avoir plus de valeur intrinsèque que vous ne le pensez.

Des chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode d'upcycling abondant, plastiques apparemment de faible valeur en produits liquides de haute qualité, comme les huiles moteur, lubrifiants, détergents et même cosmétiques. La découverte améliore également les méthodes de recyclage actuelles qui se traduisent par des produits bon marché, produits en plastique de mauvaise qualité.

La méthode catalytique sert un coup double en éliminant la pollution plastique de l'environnement et en contribuant à une économie circulaire.

Université du nord-ouest, Le Laboratoire national d'Argonne et le Laboratoire Ames ont dirigé l'équipe multi-institutionnelle.

« Notre équipe est ravie d'avoir découvert cette nouvelle technologie qui va nous permettre de devancer le problème croissant de l'accumulation des déchets plastiques, " a déclaré Kenneth R. Poeppelmeier de Northwestern, qui a contribué à la recherche. "Nos découvertes ont de vastes implications pour le développement d'un avenir dans lequel nous pouvons continuer à bénéficier des matériaux plastiques, mais faites-le d'une manière qui soit durable et moins nocive pour l'environnement et potentiellement la santé humaine."

Poeppelmeier est professeur de chimie Charles E. et Emma H. ​​Morrison au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern, directeur du Northwestern's Center for Catalysis and Surface Science et membre du Northwestern's Program on Plastics, Écosystèmes et santé publique.

Poeppelmeier a co-dirigé le travail avec Aaron D. Sadow, un scientifique de la division des sciences chimiques et biologiques du laboratoire Ames, et Massimiliano Delferro, chef de groupe du programme de catalyse du Laboratoire National d'Argonne.

L'étude sera publiée le 23 octobre dans la revue ACS Science centrale .

Le problème du plastique

Chaque année, 380 millions de tonnes de plastique sont créées dans le monde. Et comme le marché des plastiques continue d'augmenter, de nombreux analystes prédisent que la production pourrait quadrupler d'ici 2050. Plus de 75 % de ces matières plastiques sont jetées après une seule utilisation. Beaucoup d'entre eux finissent dans nos océans et nos cours d'eau, nuire à la faune et répandre des toxines.

"Il y a certainement des choses que nous pouvons faire en tant que société pour réduire la consommation de plastique dans certains cas, " a déclaré Sadow. " Mais il y aura toujours des cas où les plastiques sont difficiles à remplacer, donc nous voulons vraiment voir ce que nous pouvons faire pour trouver de la valeur dans les déchets."

Alors que les plastiques peuvent être fondus et retraités, ce type de recyclage produit des matériaux de moindre valeur qui ne sont pas aussi structurellement solides que le matériau d'origine. Les exemples incluent le recyclage de bouteilles en plastique dans un banc de parc moulé.

Lorsqu'ils sont laissés dans la nature ou dans des décharges, les plastiques ne se dégradent pas car ils ont des liaisons carbone-carbone très fortes. Au lieu, ils se décomposent en plastiques plus petits, connu sous le nom de microplastiques. Alors que certaines personnes voient ces liens forts comme un problème, le nord-ouest, L'équipe du Laboratoire national d'Argonne et du Laboratoire Ames a vu cela comme une opportunité.

« Nous avons cherché à récupérer la haute énergie qui maintient ces liaisons ensemble en convertissant catalytiquement les molécules de polyéthylène en produits commerciaux à valeur ajoutée, " a déclaré Delferro.

Une solution catalytique

Le catalyseur est constitué de nanoparticules de platine, d'une taille de seulement deux nanomètres, déposées sur des nanocubes de pérovskite, qui mesurent environ 50 à 60 nanomètres. L'équipe a choisi la pérovskite car elle est stable aux températures et pressions élevées et constitue un matériau exceptionnellement bon pour la conversion d'énergie.

Pour déposer des nanoparticules sur les nanocubes, l'équipe a utilisé le dépôt par couche atomique, une technique développée à Argonne qui permet un contrôle précis des nanoparticules.

Sous pression et température modérées, le catalyseur a clivé la liaison carbone-carbone du plastique pour produire des hydrocarbures liquides de haute qualité. Ces liquides pourraient être utilisés dans l'huile de moteur, lubrifiants ou cires ou encore transformés pour fabriquer des ingrédients pour les détergents et les cosmétiques. Cela contraste avec les catalyseurs disponibles dans le commerce, qui a généré des produits de moindre qualité avec de nombreux hydrocarbures courts, limiter l'utilité des produits.

Mieux encore :la méthode catalytique a produit beaucoup moins de déchets dans le processus. Les méthodes de recyclage qui font fondre le plastique ou utilisent des catalyseurs conventionnels génèrent des gaz à effet de serre et des sous-produits toxiques.