Développement de catalyseurs non seulement pour une conversion efficace des huiles végétales (EAF) en produits chimiques à valeur ajoutée (chimie fine) et en matières premières pour polymères, mais aussi pour une dépolymérisation efficace (recyclage chimique) du polyester aliphatique, par échange de liaisons ester (transestérification) dans le présence de catalyseur. Crédit :Kotohiro Nomura
Le groupe de recherche du professeur Kotohiro Nomura à l'Université métropolitaine de Tokyo a mis au point deux catalyseurs hautes performances pour la synthèse efficace de produits chimiques à valeur ajoutée (chimie fine, monomères) à partir de polyester et d'huile végétale. Leur principale découverte est que le simple chauffage d'un mélange de polyester et d'alcool pourrait convertir la solution en matières premières. Leurs recherches sont publiées dans ACS Sustainable Chemistry &Engineering .
Les déchets plastiques sont un énorme problème environnemental qui doit être résolu immédiatement, mais la quantité de plastique réutilisée est encore faible. Les polyesters, constitués de « liaisons ester » répétées formées par la réaction de l'acide carboxylique et de l'alcool, sont utilisés dans les bouteilles en plastique et les vêtements. Si ces liaisons ester pouvaient être complètement rompues, le polyester pourrait être reconverti en ses matières premières. Cependant, les procédés conventionnels nécessitent des températures élevées et de grandes quantités de matériaux acides et/ou basiques. Par conséquent, une méthode simple, peu coûteuse et respectueuse de l'environnement est souhaitée.
Le groupe de recherche de Nomura a développé des catalyseurs pour faciliter la synthèse de produits chimiques à haute valeur ajoutée (c. un catalyseur d'oxyde et un catalyseur de titane. Ces catalyseurs sont efficaces pour décomposer le polyester sur la base de la même réaction chimique (transestérification) et se sont avérés capables de convertir le polyester en matières premières avec une sélectivité de près de 100 %.
L'oxyde de calcium, bon marché et facile à acquérir, a fait ses preuves dans les applications industrielles. Cependant, l'idée de ce groupe de recherche d'appliquer un catalyseur utilisé pour convertir les esters d'huiles végétales directement comme catalyseur de craquage de polyester est sans précédent dans la littérature de recherche. De plus, sa mise en œuvre est peu coûteuse avec un faible impact environnemental. De plus, comme ces catalyseurs au titane ont permis un large éventail d'applications, ils sont prometteurs pour la production de divers produits chimiques fins à partir d'huile végétale, ainsi que pour le recyclage des déchets plastiques afin de produire des produits chimiques à haute valeur ajoutée.
Dépolymérisation catalytique (recyclage chimique) de polyester aliphatique avec une solution d'éthanol. (a) avant la réaction :poly(éthylène adipate) 500 mg, éthanol 5,0 mL, catalyseur au titane (1,0 mol%). (b) Mélange réactionnel après 150 ºC pendant 6 h (solution claire). Une barre d'agitation a été observée au fond (sous forme de barre blanche). (c) Après élimination des volatils (éthanol) du mélange réactionnel (b) sous vide. L'adipate de diéthyle et l'éthylène glycol ont été recueillis exclusivement par cette procédure. Crédit :Kotohiro Nomura