Les plastiques sont parmi les matériaux les plus réussis des temps modernes. Cependant, ils créent également un énorme problème de déchets. Des scientifiques de l'Université de Groningue (Pays-Bas) et de l'Université des sciences et technologies de Chine orientale (ECUST) à Shanghai ont produit différents polymères à partir d'acide lipoïque, une molécule naturelle. Ces polymères sont facilement dépolymérisés dans des conditions douces. Quelque 87 pour cent des monomères peuvent être récupérés sous leur forme pure et réutilisés pour fabriquer de nouveaux polymères de qualité vierge. Le processus est décrit dans un article publié dans la revue Question le 4 février.

Un problème avec le recyclage des plastiques est qu'il en résulte généralement un produit de moins bonne qualité. Les meilleurs résultats sont obtenus par recyclage chimique, dans lequel les polymères sont décomposés en monomères. Cependant, cette dépolymérisation est souvent très difficile à réaliser. Au Centre commun de recherche scientifique du prix Nobel Feringa, une collaboration entre l'Université de Groningen et ECUST, les scientifiques ont développé un polymère qui peut être créé et entièrement dépolymérisé dans des conditions douces.

Bloc de construction parfait

"Nous avons trouvé un moyen de produire des polymères à partir de la molécule naturelle d'acide lipoïque de manière très contrôlée, " explique Ben Feringa, Professeur de chimie organique à l'Université de Groningue. "C'est une belle molécule et un bloc de construction parfait qui a été créé par la nature." La molécule a une structure cyclique qui comprend une liaison soufre-soufre. Quand ce lien est rompu, les atomes de soufre peuvent réagir avec ceux d'un autre monomère. "Ce processus était connu auparavant, mais nous avons réussi à trouver un moyen de le contrôler et de créer de longs polymères."

Matière élastique

La molécule a également un groupe carboxyle, qui réagit facilement avec les ions métalliques. Ceux-ci peuvent réticuler les polymères, ce qui donne un matériau élastique. En dissolvant la molécule dans l'eau avec de l'hydroxyde de sodium puis en évaporant l'eau, un film polymère plus ferme est produit par des liaisons ioniques. Comme la polymérisation est réalisée par des liaisons réversibles, le matériau est également auto-cicatrisant, explique Feringa :« Quand il est coupé, vous pouvez simplement presser les extrémités ensemble et elles se reconnecteront en quelques minutes."

Polymérisation réversible

La plupart du travail dans le document Materials a été réalisé par Qi Zhang, d'abord en tant que doctorat. étudiant à ECUST à Shanghai et plus tard en tant que chercheur postdoctoral à l'Université de Groningen. "L'acide lipoïque est une petite molécule naturelle avec une structure élégante, ' il dit. "Nous n'avons pas eu à reconcevoir le monomère fastidieux pour obtenir une polymérisation entièrement réversible." Le simple fait d'exposer les polymères à l'hydroxyde de sodium dissout les polymères en monomères. "En ajoutant un peu d'acide, les monomères précipitent et peuvent être récupérés. La qualité de ces monomères recyclés est identique à celle du matériau d'origine."

Recyclage sans perte de qualité

"Nos expériences montrent ce qui est possible avec ces monomères, " ajoute Feringa. " Nous pouvons même recycler la matière en monomères plusieurs fois, sans perte de qualité." Cependant, les applications industrielles de ce nouveau polymère sont encore loin. Feringa dit, "C'est une preuve de principe. Nous menons actuellement des expériences pour créer des polymères avec de nouvelles fonctionnalités et pour mieux comprendre les processus de polymérisation et de dépolymérisation." Par ailleurs, bien que 87 pour cent des monomères puissent déjà être récupérés, les scientifiques veulent se rapprocher le plus possible de cent pour cent. "Nos expériences montrent que nous pouvons produire, de façon contrôlée, dur et doux, des polymères élastiques entièrement dépolymérisables, " Feringa résume. " Cette molécule est vraiment très prometteuse. "