Crédits :Salvacampillo/Shutterstock
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, au lieu de cela, ils se sont retrouvés principalement dans des décharges 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 à cela est que de nombreux plastiques ne sont pas recyclables dans notre système actuel. Et même ceux qui sont recyclables finissent toujours par être mis en décharge.
Les plastiques ne peuvent pas être recyclés à l'infini, du moins pas en utilisant des techniques traditionnelles. La plupart n'ont qu'une nouvelle vie avant de finir sur terre, l'océan ou un incinérateur. Mais il y a de l'espoir dans une autre forme de recyclage connue sous le nom de recyclage chimique.
Le recyclage physique ou mécanique traditionnel broie généralement le plastique en pièces plus petites qui sont ensuite mélangées et moulées ensemble pour créer des produits en plastique de qualité inférieure. Recyclage chimique, d'autre part, décompose le plastique au niveau moléculaire, mettre à disposition des "molécules plates-formes" qui peuvent ensuite être utilisées pour fabriquer d'autres matériaux. C'est le début de cette idée mais, en principe, cela pourrait ouvrir toute une gamme d'opportunités.
Les plastiques sont une large classification de matériaux appelés polymères, qui sont fabriqués à partir de petites molécules de blocs de construction "monomères" composées principalement de carbone et d'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 de manière productive, économique, manière à grande échelle et neutre en carbone. La solution éventuelle devrait créer moins de dommages que le problème qu'elle essaie de résoudre.
Les monomères qui composent les plastiques peuvent prendre des formes et des tailles variées :certains sont des lignes droites, certains sont ramifiés et certains ont des anneaux. La manière dont ils sont liés entre eux détermine les propriétés du matériau plastique, y compris à quel point il est facile de les décomposer, leurs températures de fusion et ainsi de suite.
Le recyclage conventionnel ne fait que casser le plastique en petites pastilles. Crédits :ImagineStock/Shutterstock
Dans les termes les plus simples, rompre les 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 sur la panne en utilisant le bon catalyseur, un matériau qui déclenche la réaction chimique à partir d'un endroit spécifique de 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 du corps 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, ils nécessitent donc des conditions très spécifiques telles que les niveaux de température et de pH, et ils prennent souvent beaucoup de temps pour terminer le processus. Cependant, avec plus de recherche, 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 des câbles de données pour transmettre des informations à un système de haut-parleurs pour diffuser de la musique.
De nouvelles techniques
Il y a un effort mondial dans ce domaine en pleine croissance pour développer de nouvelles techniques. La recherche a montré que vous pouvez recycler chimiquement l'ancienne huile de cuisson (un polymère naturel) en une résine biodégradable à utiliser dans les imprimantes 3D. D'autres déchets tels que la nourriture, 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 dans le recyclage physique tels que les films minces et les microplastiques. Ceux-ci sont piégés dans les machines de broyage en raison de leur petite taille et de leur résistance, causant le blocage de tout le système, ralentir ou même s'arrêter complètement et avoir besoin d'être nettoyé. Les broyeurs ne peuvent pas travailler sur des films minces, sans parler des matériaux microplastiques qui sont des centaines de fois plus petits.
Bon nombre de ces techniques ont été démontrées en laboratoire et plusieurs entreprises le font maintenant à un niveau commercial. Ces processus prennent du temps, savoir-faire et argent. Mais jusqu'à ce que nous arrêtions d'utiliser les plastiques, il s'agit d'un domaine croissant d'opportunités d'investissement pour développer une économie circulaire du carbone grâce à l'utilisation du recyclage chimique des plastiques.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.