À l'échelle mondiale, environ 20 % seulement des déchets plastiques sont recyclés. Augmenter ce chiffre reste un défi car le recyclage propre du plastique peut être coûteux et produit généralement des produits de moindre valeur, le rendant souvent financièrement non viable.

La nouvelle méthode des chercheurs de l'Université RMIT peut produire des produits de grande valeur à partir de plastique - nanotubes de carbone et carburant liquide propre - tout en valorisant simultanément les déchets agricoles et organiques.

Le processus en deux étapes de l'équipe, révélé dans le Journal de gestion de l'environnement , convertit les déchets organiques en une forme de charbon de bois riche en carbone et à haute valeur ajoutée, l'utilise ensuite comme catalyseur pour recycler le plastique.

Le chercheur principal, professeur agrégé Kalpit Shah, a déclaré que le recyclage de deux flux de déchets massifs grâce à une approche d'économie circulaire pourrait offrir des avantages financiers et environnementaux importants.

"Notre méthode est propre, rentable et facilement évolutif, " dit Shah.

« C'est une solution intelligente pour transformer à la fois les déchets plastiques et organiques usagés, qu'il s'agisse de tonnes de biomasse provenant d'une ferme ou de déchets alimentaires et de déchets de jardin provenant des poubelles vertes des ménages.

« Nous espérons que cette technologie pourra être utilisée à l'avenir par les conseils locaux et les gouvernements municipaux pour aider à transformer ces déchets en véritables sources de revenus.

"Avec l'Australie interdisant l'exportation de déchets plastiques à partir de l'année prochaine, il est vital que nous explorions des alternatives durables et rentables au-delà du recyclage.

« Recycler le plastique avec une technologie locale nous permettrait de tirer le meilleur parti possible de nos ressources limitées et de nous rapprocher d'une véritable économie circulaire. »

Plastique pas fantastique

L'exportation de plastiques monorésine/polymère non transformés sera interdite à partir du 1er juillet. 2022, en vertu des nouvelles lois australiennes conçues pour éliminer progressivement l'exportation de déchets plastiques, papier, verre et pneus.

L'objectif national de recyclage de l'Australie est que 70 % des emballages en plastique du pays soient recyclés ou compostés d'ici 2025, mais un rapport récent a révélé que seulement 9,4 % du plastique était recyclé en 2017-2018.

Le recyclage et l'énergie propre sont l'une des six priorités nationales de la Stratégie de fabrication moderne du gouvernement fédéral.

Des nanomatériaux à haute valeur ajoutée

La nouvelle approche d'upcycling du plastique offre une alternative durable pour la production de nanotubes de carbone (CNT).

Ces creux, les structures cylindriques ont des propriétés électroniques et mécaniques exceptionnelles, avec des applications dans un large éventail de secteurs, y compris le stockage d'hydrogène, matériaux composites, électronique, piles à combustible et technologies biomédicales.

Les nanotubes de carbone sont de plus en plus demandés, notamment dans l'aéronautique et la défense, où ils peuvent faciliter la conception de pièces légères. Le marché mondial des CNT devrait atteindre 5,8 milliards de dollars d'ici 2027.

Transformer l'ancien en nouveau

La nouvelle méthode commence par la conversion des déchets agricoles ou organiques en biocharbon, une forme de charbon de bois riche en carbone souvent utilisée pour améliorer la santé des sols.

Le biochar est utilisé pour éliminer les contaminants toxiques, tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques, connus sous le nom de HAP, car les déchets plastiques sont décomposés en ses composants de gaz et de pétrole.

Le processus élimine ces contaminants et convertit les plastiques en carburant liquide de haute qualité.

À la fois, le carbone du plastique est transformé en nanotubes de carbone, qui enrobent le biochar.

Ces nanotubes peuvent être exfoliés pour être utilisés par diverses industries ou le biochar nano-amélioré peut être utilisé directement pour l'assainissement de l'environnement et l'amélioration des sols agricoles.

L'étude est la première à utiliser du biochar bon marché et largement disponible comme catalyseur pour fabriquer du carburant sans contaminants et des nanomatériaux de carbone à partir de plastique.

Shah, le directeur adjoint (universitaire) du Centre de formation de l'ARC pour la transformation des ressources biosolides de l'Australie au RMIT, a déclaré que bien que l'étude n'examinait qu'un seul type de plastique, l'approche serait applicable à une gamme de types de plastique.

"Nous nous sommes concentrés sur le polypropylène car il est largement utilisé dans l'industrie de l'emballage, " il a dit.

« Bien que nous devions poursuivre nos recherches pour tester différents plastiques, car la qualité du carburant produit variera, la méthode que nous avons développée est généralement adaptée au recyclage de tous les polymères, les ingrédients de base de tous les plastiques."

Réacteur hyper-efficace

L'étude expérimentale menée à l'échelle du laboratoire peut également être répliquée dans un nouveau type de réacteur hyper-efficace qui a été développé et breveté par le RMIT.

Le réacteur est basé sur la technologie du lit fluidisé et offre une amélioration significative des transferts de chaleur et de masse, pour réduire les coûts globaux d'investissement et d'exploitation.

Les prochaines étapes de la recherche sur le recyclage impliqueront une modélisation informatique détaillée pour optimiser la méthodologie, suivis d'essais pilotes dans le réacteur.

L'équipe de la School of Engineering de RMIT souhaite collaborer avec les industries du plastique et des déchets pour faire avancer la recherche et étudier d'autres applications potentielles de la méthode de recyclage.