La pollution plastique est devenue l'un des problèmes environnementaux les plus complexes, notamment dans un contexte d'augmentation de la production et de la demande de matières plastiques. Alors que les innovations dans la chimie des polymères ont radicalement changé nos vies au milieu du 20e siècle, les propriétés exceptionnelles des plastiques telles que la durabilité, stabilité chimique, la résistance et de nombreuses autres caractéristiques posent un sérieux problème pour le recyclage de ces matériaux.

Selon certaines estimations, d'ici 2050, il y aura plus de déchets plastiques que de poissons dans les océans en poids total, avec une production annuelle de matières plastiques atteignant plus de 1,1 milliard de tonnes. La production mondiale de plastiques en 2015 était estimée à environ 380 millions de tonnes, et la quantité cumulée de déchets générés des années 1950 à 2015 était d'environ 6,3 milliards de tonnes. Seulement 9 % des déchets ont été recyclés et 60 % de tous les plastiques jamais fabriqués se sont retrouvés dans l'environnement.

Rationaliser l'utilisation des produits en plastique et sensibiliser les consommateurs au tri et au recyclage des déchets est important en termes de réduction de la pollution. Cependant, trouver des solutions techniques et des méthodologies pour traiter plus efficacement les déchets plastiques et les transformer en produits chimiques de valeur représente toujours un grand défi pour les chercheurs du monde entier.

Le polyéthylène téréphtalate (PET) est un polyester synthétique largement utilisé dans la production de bouteilles de boissons gazeuses et de fibres textiles. Le PET est un thermoplastique composé d'unités répétitives d'acide téréphtalique et d'éthylène glycol, reliés entre eux par une liaison ester. D'où le nom populaire de polyester, qui est principalement utilisé dans l'industrie textile.

La liaison ester peut être clivée par hydrolyse pour retransformer les déchets de PET en ses constituants monomères. Les procédés chimiques actuels de recyclage du PET nécessitent l'utilisation de solvants organiques à des températures et des pressions élevées pour réaliser la dépolymérisation en dérivés monomères avec des rendements pratiques.

Explorer les possibilités d'utilisation du broyage à billes dans le processus de dépolymérisation du PET, Le Dr Vjekoslav Štrukil du laboratoire RBI de chimie physico-organique a décomposé avec succès le PET en acide téréphtalique monomère à température et pression ambiantes, l'acide téréphtalique étant également le matériau de départ pour la production de ce plastique.

La mécanochimie est récemment devenue l'un des domaines les plus prometteurs de la science chimique en raison de son efficacité extrêmement élevée, simplicité, la vitesse, et la capacité de réduire considérablement l'utilisation de solvants organiques toxiques ou d'éviter complètement leur utilisation dans les réactions chimiques.

"Bien que l'Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) ait classé la mécanochimie, ainsi que la dégradation des polymères en monomères, parmi les dix premières innovations en chimie qui vont changer le monde, une dégradation mécanochimique efficace du PET n'a pas encore été décrite dans la littérature scientifique, " dit le Dr Štrukil.

Dans la dernière étude, le Dr Štrukil décrit une hydrolyse alcaline très efficace des déchets de PET à l'état solide à température et pression ambiantes, obtenu par broyage mécanochimique à billes avec conversion PET et monomère isolé des rendements jusqu'à 99%.

D'excellents rendements ont également été obtenus par le vieillissement dit à la vapeur de mélanges solides manuellement mélangés ou prébroyés de PET et d'hydroxyde de sodium dans un environnement humide ou en présence de vapeurs d'alcool. Le vieillissement dans des vapeurs d'alcool représente une voie encore plus douce vers la dépolymérisation du PET avec une conversion de 99 % à température ambiante.

"Certaines expérimentations ont commencé juste avant le confinement en mars, suivi d'un tremblement de terre. Bien sûr, tout cela a ralenti et presque complètement arrêté la recherche. Cela signifiait que ces résultats étaient complètement perdus et que nous avons dû recommencer nos recherches après le verrouillage. Cependant, cette situation surréaliste a apporté de nouvelles idées, alors quand j'ai repris le travail en mai, J'ai concentré mes recherches sur le vieillissement des plastiques PET à température et pression ambiantes dans des vapeurs de différentes phases liquides telles que l'acétonitrile, méthanol ou éthanol, " explique le Dr Štrukil.

Les résultats publiés montrent que le broyage mécanochimique et le vieillissement assisté par vapeur, comme deux techniques complémentaires à l'état solide, ont également le potentiel de dégradation alcaline des déchets de plastique PET et de textile PET à plus grande échelle. La méthodologie décrite pourrait servir de plate-forme pour le développement de procédés nouveaux et efficaces respectueux de l'environnement pour la production d'acide téréphtalique à partir de déchets PET abondants dans l'environnement, au lieu de sources non renouvelables telles que les combustibles fossiles.

Ces résultats ont été publiés dans ChemSusChem .