Bien que le recyclage des plastiques ne soit pas une science nouvelle, les processus actuels n'en valent pas la peine sur le plan économique :les déchets plastiques sont « recyclés » en qualité inférieure, matériel moins utile. C'est un défi qui continue d'être un obstacle dans la lutte contre la crise mondiale croissante de la pollution des plastiques à usage unique.

Une équipe multi-institutionnelle de scientifiques dirigée par le laboratoire Ames du département américain de l'Énergie a mis au point un catalyseur unique en son genre capable de traiter les plastiques polyoléfiniques tels que le polyéthylène et le polypropylène, types de polymères largement utilisés dans des choses comme les sacs d'épicerie en plastique, pots à lait, bouteilles de shampoing, jouets, et des contenants alimentaires. Le processus aboutit à l'uniformité, des composants de haute qualité pouvant être utilisés pour produire des carburants, solvants, et huiles lubrifiantes, des produits qui ont une grande valeur et pourraient potentiellement transformer ces plastiques et d'autres plastiques usagés en une ressource inexploitée.

« Nous avons fait un grand pas en avant avec ce travail, " dit Aaron Sadow, scientifique au laboratoire Ames et directeur de l'Institute for Cooperative Upcycling of Plastics (iCOUP). "Nous avons émis l'hypothèse que nous pourrions emprunter à la nature, et imitent les processus par lesquels les enzymes séparent avec précision les macromolécules comme les protéines et la cellulose. Nous avons réussi à le faire, et nous sommes ravis de poursuivre l'optimisation et le développement de ce processus."

Le procédé unique repose sur la technologie des nanoparticules. Le scientifique d'Ames Lab, Wenyu Huang, a conçu une nanoparticule de silice mésoporeuse constituée d'un noyau de platine avec des sites actifs catalytiques, entouré de longs pores de silice, ou chaînes, à travers lequel les longues chaînes polymères se faufilent jusqu'au catalyseur. Avec cette conception, le catalyseur est capable de retenir et de scinder les chaînes polymères plus longues en une consistance cohérente, des pièces plus courtes et uniformes qui ont le plus de potentiel pour être recyclées en nouvelles, des produits finis plus utiles.

« Ce type de procédé de catalyse contrôlée n'a jamais été conçu à base de matériaux inorganiques, " Huang, qui se spécialise dans la conception de nano-catalyseurs structurellement bien définis. "Nous avons pu montrer que le processus catalytique est capable d'effectuer plusieurs étapes de déconstruction identiques sur la même molécule avant de la libérer."

Les mesures de Fred Perras, expert en RMN du solide du laboratoire Ames, ont permis à l'équipe de scruter l'activité du catalyseur à l'échelle atomique, et a confirmé que les longues chaînes polymères se déplaçaient facilement à travers les pores du catalyseur de la manière ressemblant aux processus enzymatiques que les scientifiques cherchaient à imiter.

La recherche est discutée plus en détail dans le document, "L'upcyclage catalytique du polyéthylène haute densité via un mécanisme processif, " Publié dans Catalyse naturelle .