Une équipe de chercheurs de NUS a réalisé une percée technologique majeure en convertissant des pneus en caoutchouc usagés en aérogels ultra-légers qui ont un large éventail d'applications. C'est la première fois que des aérogels sont fabriqués à partir de vieux pneus en caoutchouc. Les nouveaux aérogels de caoutchouc présentent des propriétés remarquables :ils sont extrêmement légers, très absorbant, très résistant, et ils sont également très efficaces pour piéger la chaleur et le son.

En valorisant les déchets de caoutchouc en produits à plus forte valeur commerciale, cette nouvelle technologie favorise une utilisation plus large des pneus usagés, et offre une façon écologique de recycler le caoutchouc usagé. Cette nouvelle technologie a été publiée dans la version imprimée de la revue scientifique Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects en septembre 2019, et un brevet a été déposé.

Pour dynamiser les efforts de recherche de l'équipe et sensibiliser le public au recyclage, Investissements Mapletree, un promoteur immobilier de premier plan avec un fort accent sur la durabilité environnementale, a récemment fait un don de 155 S$, 000 à NUS.

Pneus usagés :un problème de déchets important

Chaque année, environ 1 milliard de pneus usagés sont générés dans le monde. Les pneus en caoutchouc sont très durables et non biodégradables. Seulement 40 % sont recyclés en produits à faible valeur ajoutée, tandis que 49 pour cent sont incinérés pour produire de l'énergie, et au moins 11 pour cent finissent dans les décharges. Bien que les décharges soient couramment pratiquées, les sites d'enfouissement s'épuisent et il existe également un risque que le lixiviat qui en résulte cause une pollution de l'environnement. Par ailleurs, la combustion du caoutchouc produit des substances toxiques qui posent des problèmes de santé et de sécurité.

"Bien que 40 pour cent des pneus en caoutchouc usagés soient recyclés, le taux de recyclage dans le monde reste faible car le traitement du caoutchouc usagé est coûteux et énergivore, couplée à un manque d'incitation monétaire. Notre équipe a décidé de se concentrer sur la création d'aérogels de caoutchouc à partir de pneus en caoutchouc usagés, car ils constituent une source de matières premières bon marché et abondante. En transformant les pneus en caoutchouc usagés en aérogels à haute valeur ajoutée, nous pourrions renforcer l'incitation monétaire au recyclage du caoutchouc et, à son tour, réduire les déchets de caoutchouc, " a expliqué le professeur agrégé Duong Hai-Minh, qui dirige l'équipe de recherche du département de génie mécanique de NUS Engineering.

Monsieur Edmond Cheng, Président de Mapletree, mentionné, « Mapletree a toujours mis l'accent sur l'intégration de conceptions durables dans nos développements. Ce projet qui vise à transformer les déchets de caoutchouc en matériaux d'aérogel via la technologie verte est aligné sur notre engagement à réduire l'impact environnemental négatif. Nous sommes ravis qu'une partie du soutien soit également financer le laboratoire remis à neuf pour la recherche appliquée et l'éducation sur le potentiel de la technologie de recyclage. Nous espérons qu'à travers l'éducation, l'un de nos principaux piliers de responsabilité sociale d'entreprise, il y aura plus de sensibilisation sur les questions environnementales.

Simple, processus de production rentable et respectueux de l'environnement

Pour créer les aérogels en caoutchouc, les fibres recyclées des pneus de voiture sont d'abord mélangées à des fibres plus fines. Ces fines fibres de caoutchouc sont ensuite trempées dans de l'eau et une très petite quantité de réticulants chimiques. Prochain, le mélange de fibres de caoutchouc et de solvants écologiques est dispersé uniformément à l'aide d'un agitateur pendant 20 minutes. Le gel de suspension uniforme est ensuite lyophilisé à moins 50 degrés Celsius pendant jusqu'à 12 heures pour produire des aérogels en caoutchouc.

Assoc Prof Duong a dit, "Le processus de fabrication est simple, rentable et écologique. L'ensemble du processus de production prend entre 12 et 13 heures et il ne coûte que moins de 10 $ S pour produire une feuille d'aérogel en caoutchouc d'une taille de 1 m² et d'une épaisseur de 1 cm. Le processus peut également être facilement étendu pour une production de masse. Cela fait des aérogels de caoutchouc un produit commercialement attractif."

Aérogels en caoutchouc hautement polyvalents

Les nouveaux aérogels de caoutchouc créés par l'équipe NUS possèdent des propriétés remarquables pour de nombreuses applications :

• Extrêmement léger et plus rigide que la mousse commerciale
• Très poreux :Cela fait des aérogels de caoutchouc de bons absorbants pour l'élimination de l'huile renversée. Ils sont deux fois plus absorbants que les absorbants classiques comme le tapis en polypropylène.
• Excellente absorption acoustique :les aérogels en caoutchouc sont 27 % plus efficaces que l'absorbeur en mousse du commerce de même épaisseur.
• Excellente isolation thermique :les aérogels en caoutchouc ont une résistance élevée à la chaleur. Un morceau d'aérogel en caoutchouc d'une épaisseur d'un pouce (2,54 cm) a une limite de transfert de chaleur équivalente à 25 vitres standard.
• Très durable :la plupart des aérogels sont extrêmement cassants et friables (c'est-à-dire qu'ils ont tendance à se fragmenter et à se pulvériser), mais les aérogels en caoutchouc peuvent reprendre leur forme initiale après compression. Cette propriété unique les rend appropriés comme matériau d'isolation à des fins industrielles telles que dans les systèmes sous-marins, raffineries de pétrole et bâtiments industriels, et aussi dans les maisons, réfrigérateurs, ainsi que des objets personnels tels que des vestes et des semelles de chaussures.
• Lorsqu'il est recouvert d'un produit chimique appelé méthoxytriméthylsilane, les aérogels en caoutchouc deviennent extrêmement hydrofuges et peuvent être utilisés pour empêcher l'humidité de corroder ou d'endommager les équipements d'isolation.

« Les marchés potentiels des aérogels sont énormes. Par exemple, le bruit et le confort thermique des véhicules sont essentiels dans la conception des véhicules - les marchés mondiaux des solutions d'isolation thermique et acoustique pour automobiles devraient atteindre 3,2 milliards de dollars d'ici 2022. En outre, le marché mondial de la gestion des déversements d'hydrocarbures devrait atteindre 182,7 milliards de dollars d'ici 2025, " a ajouté le professeur Nhan Phan-Thien, qui est un membre senior de l'équipe de recherche.

Commercialisation et nouvelles applications

Assoc Prof Duong, Le professeur Nhan et son équipe sont impatients de réaliser l'impact environnemental positif des aérogels en travaillant avec Mapletree et des partenaires industriels pour commercialiser et développer cette nouvelle technologie. Avec la généreuse contribution de Mapletree, l'équipe NUS pourra mener d'autres études pour améliorer les performances des aérogels de caoutchouc, explorer d'autres applications et utiliser d'autres types de déchets pour les transformer en aérogels.