Alors que les plastiques ou les polymères synthétiques ont de nombreuses propriétés utiles, leur mauvaise gestion a entraîné une pollution généralisée qui étouffe nos écosystèmes. Comme solution à cela, de nombreux polymères synthétiques sont envoyés pour retraitement et recyclage; Le polyéthylène téréphtalate (PET) est l'un des produits les plus fréquemment rencontrés dans la boucle de recyclage de nombreux pays. Cependant, le recyclage a son propre ensemble de problèmes. Lors du recyclage du plastique, des fractions partielles des chaînes polymères sont décomposées, ce qui donne des polymères structurellement faibles et déclassés. Ces plastiques recyclés de qualité inférieure ont des propriétés très réduites et ne peuvent être utilisés que comme combustibles solides. Cela laisse aux fabricants peu d'autre choix que de fabriquer de nouveaux produits en plastique avec des matières premières pétrolières à épuisement rapide.

Ainsi, des chercheurs du monde entier sont engagés dans le développement de matériaux polymères réticulés durables qui peuvent être recyclés de manière efficace et rentable. Ajoutant à l'ensemble croissant de connaissances, le Dr Mikihiro Hayashi, professeur adjoint à l'Institut de technologie de Nagoya, au Japon, et son collègue, M. Takahiro Kimura, ont développé une méthode simple pour recycler le polyester, une matière plastique courante, en un polymère réticulé. qui conserve sa résistance et ses propriétés lorsqu'il est recyclé. Leur méthode est centrée sur la transformation des polyesters en vitrimères, une nouvelle classe de polymères possédant des liaisons covalentes dynamiques qui peuvent se rompre et se reformer de manière réversible pour créer de nouvelles réticulations. Les liaisons covalentes dynamiques confèrent au vitrimère des propriétés souhaitables, telles que la recyclabilité, la possibilité de retraitement et les capacités de guérison, caractéristiques des matériaux fonctionnels de grande valeur. L'étude a été publiée le 1er août 2022 dans le Journal of Materials Chemistry A.

Le Dr Hayashi déclare :« Notre recherche démontre un processus de recyclage unique de polyesters commerciaux en vitrimères réticulés avec des propriétés thermomécaniques améliorées et des fonctions durables. Lui et son collègue ont créé les vitrimères en mélangeant simplement du polyester avec une molécule de réticulation - tétra-époxy, avec le composé chimique 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undéc-7-ène (DBU) comme catalyseur dans le présence de tétrahydrofuranne comme solvant. Le solvant a ensuite été évaporé et le mélange restant a été chauffé à 200°C pendant 24 heures, produisant un film de vitrimère.

Avec cette méthode, la réticulation pour produire du vitrimère se produit en trois étapes séquentielles rapides - hydrolyse (rupture des liaisons polyester), réaction d'ouverture époxy et transestérification intermoléculaire. Discutant des propriétés mécano-élastiques supérieures des vitrimères produits, le Dr Hayashi déclare :« Le vitrimère hautement réticulé et recyclable présente une augmentation de 60 fois du module de traction ou module de Young et une augmentation de 10 fois de la contrainte maximale supportable lorsque par rapport au polyester d'origine. Il a également une fraction de gel de près de 100 %." De plus, il a été observé que le vitrimère conservait ses propriétés même après avoir été broyé en morceaux fracturés et pressé en une feuille plate, ce qui réaffirme sa recyclabilité.

Les plastiques sont des matériaux essentiels avec de nombreux avantages et propriétés utiles car ils sont légers, bon marché, non toxiques et faciles à produire. Cependant, en même temps, il est nécessaire de reconnaître et de limiter les dommages environnementaux qu'ils causent. L'amélioration de la recyclabilité des polymères plastiques encouragera les programmes de recyclage et réduira l'utilisation du pétrole, une ressource non renouvelable. Comme l'observe à juste titre le Dr Hayashi, "Le monde a besoin d'options polyvalentes pour recycler les polymères synthétiques. La méthode que nous proposons éliminera non seulement l'utilisation de produits chimiques dérivés du pétrole, mais elle pourrait également être la première étape vers un système de recyclage pratique et durable pour l'avenir, qui adhère aux principes de l'économie circulaire et contribue à la réalisation des ODD."

Pour aller de l'avant, les chercheurs envisagent désormais de concevoir une transformation plus directe des polyesters en vitrimère sans utiliser de solvants et envisagent également d'utiliser leur méthode pour transformer le PET commercial en d'autres matériaux hautement recyclables. En cas de succès, la méthode développée pourrait conduire à une boucle fermée de production de plastique et éviter toute nouvelle crise environnementale causée par une production excessive de plastique. + Explorer plus loin

Recyclage des plastiques grâce à la réticulation dynamique