doctorat Le candidat Adam McNeeley et son conseiller, le professeur émérite Y. A. Liu, membre du Macromolecules Innovation Institute, rapportent leur enquête sur les processus de recyclage chimique qui éliminent les additifs, les impuretés et les colorants du polyéthylène téréphtalate, communément appelé PET.

Les processus peuvent permettre de recycler un plus grand pourcentage de plastique qu'avec les processus de recyclage mécanique actuels.

Les travaux sont publiés dans la revue Industrial &Engineering Chemistry Research .

Le PET est présent dans de nombreux articles d’usage quotidien tels que les textiles, les emballages et les bouteilles. Son recyclage actuel se fait principalement via un processus mécanique, limité aux matériaux recyclés propres et principalement appliqué aux bouteilles en plastique. Les bouteilles en plastique ne représentent qu'environ 30 % de leur utilisation finale, et les 70 % restants ne sont généralement pas pris en compte pour le recyclage commercial.

"L'importance de cette recherche est d'identifier et de développer les moyens les moins chers et les plus efficaces de recycler le PET", a déclaré McNeeley, qui étudie le génie chimique. "Il existe un désir public clair d'utiliser des produits fabriqués à partir de matériaux recyclés, mais si le recyclage Le matériau coûte beaucoup plus cher que le matériau vierge, les gens sont alors moins susceptibles d'acheter du matériau recyclé."

McNeeley et Liu ont étudié les voies de dépolymérisation utilisant l'éthylène glycol, le méthanol ou l'eau pour produire des monomères qui peuvent être purifiés des additifs, des impuretés et des colorants présents dans les déchets plastiques, puis reconvertis en polymère PET recyclé.

Avant leur étude, la plupart des travaux liés à la dépolymérisation chimique du PET portaient uniquement sur l’aspect chimique. Mais cette recherche fournit une évaluation approfondie de la thermodynamique, de la chimie, de la purification, de la gestion des déchets et de la conception durable des processus de dépolymérisation du PET.

L'équipe de recherche a créé un modèle de simulation complet de quatre processus de dépolymérisation qui quantifient les bilans de masse et d'énergie ainsi que la demande d'énergie et les émissions de dioxyde de carbone, ce qui constitue une base quantitative pour les praticiens industriels intéressés par sa dépolymérisation afin de développer davantage des processus de dépolymérisation durables.

"Il existe de nombreuses façons différentes de dépolymériser le PET et trois d'entre elles sont activement développées pour un usage commercial. Nous démontrons comment ces différentes méthodes se comparent du point de vue du traitement chimique", a déclaré McNeeley.

Leurs travaux suggèrent également des domaines clés sur lesquels les chercheurs doivent se concentrer afin de faire progresser de manière significative le recyclage du plastique et de permettre aux nouvelles technologies de recyclage d'être commercialement réalisables.

"L'un des plus grands défis du recyclage mécanique est que certains colorants et impuretés ne peuvent pas être éliminés", a déclaré McNeely. "Beaucoup d'efforts doivent être faits dans le tri et le nettoyage des déchets PET qui peuvent être recyclés mécaniquement.

"La conversion du polymère en monomère ouvre un certain nombre de voies de purification et permet de recycler les déchets PET de n'importe quelle qualité théorique. Elle ouvre également la possibilité de recycler d'autres matériaux PET tels que les emballages et les textiles, qui constituent en réalité la majorité du PET. utilisation finale."

De nombreuses entreprises développent activement des technologies de recyclage chimique du PET, parmi lesquelles Eastman Chemical Co. Eastman a construit la première unité de dépolymérisation à grande échelle aux États-Unis utilisant la méthanolyse à Kingsport, Tennessee.

« Il est important que les entreprises chimiques traditionnelles telles qu'Eastman travaillent sur cette technologie. Ces entreprises ont accès à d'importants capitaux pour construire des processus à grande échelle et possèdent le savoir-faire et l'expérience nécessaires pour développer et exploiter des processus de manière efficace et fiable, ce qui est important pour que les technologies de recyclage émergentes survivent, en particulier dans des conditions de marché turbulentes", a déclaré McNeeley.

"Il s'agit d'une étude opportune, importante et qui suscite la réflexion", a déclaré Joseph Bays, responsable des licences technologiques de l'entreprise. "Je suis fan de l'innovation en matière d'intégration thermique pour économiser la consommation d'énergie, ainsi que de certaines autres fonctionnalités innovantes de l'étude de conception durable."

Compte tenu du contexte mondial du recyclage du PET, McNeeley a déclaré que de tels efforts devraient s'accompagner d'un niveau d'urgence.

"Les plastiques sont actuellement dérivés de matières premières à base de combustibles fossiles. Les fluctuations des prix du plastique et les prix relativement bas des combustibles fossiles ont tendance à tuer les efforts de recyclage du plastique car il est difficile de gagner de l'argent", a-t-il déclaré.

« Il existe une quantité limitée de combustibles fossiles et les prix finiront par augmenter à mesure que la ressource se raréfie. C'est là que les efforts de recyclage du plastique deviennent rentables de manière fiable, tout en empêchant les plastiques de devenir extrêmement chers alors que nous passons à l'utilisation de matières premières dérivées de combustibles non fossiles. "