Un développement pionnier permet de reproduire de manière ciblée la structure chimique du polyéthylène basse densité (LDPE), un plastique difficile à imiter jusqu'à présent, et qui présente un grand potentiel pour des alternatives durables dans l'industrie du plastique.
Le professeur Rhett Kempe, président de la chaire de chimie inorganique II — Conception de catalyseurs, Centre de chimie durable, à l'Université de Bayreuth, et son équipe de recherche interdisciplinaire présentent ce matériel dans la revue Advanced Science. .
"Nous avons introduit un nouveau matériau polyoléfine hautement ramifié, chimiquement recyclable", explique le professeur Rhett Kempe.
Son équipe a intégré dans le nouveau plastique ce que l'on appelle des « points de recyclage », où le polymère peut être chimiquement décomposé en fragments plus petits, solubles dans les solvants organiques à des températures modérées et pouvant donc être recyclés. Les composants peuvent ensuite être recombinés, ce qui leur permet d'être réutilisés dans un cycle fermé.
Le LDPE est produit selon un procédé à haute pression dans des conditions de réaction extrêmes (à 250°C sous 2 500 à 4 000 bars) via la polymérisation radicalaire de l'éthylène. Ce processus gourmand en énergie est crucial pour la structure chimique hautement ramifiée et complexe et les propriétés des matériaux associées.
Jusqu’à présent, il était très difficile d’imiter cette structure unique. Le nouveau matériau, connu sous le nom de LDPE-mimic, est proche du LDPE commercial dans sa structure chimique.
"La clé du succès réside dans l'utilisation de nos nouveaux catalyseurs, qui produisent des éléments de base définis d'une certaine taille dans des conditions de réaction douces, autour de 70° Celsius et une pression de deux bars. Ceux-ci peuvent ensuite être combinés pour former le matériau plastique final." dit Kempe.
"Le nouveau matériau est constitué de deux macromonomères différents, d'un squelette et de branches potentielles à longue chaîne. Les branches peuvent être attachées de manière réversible au squelette et clivées dans des conditions acides et basiques." Un macromonomère est un composé qui a la structure d’un monomère (c’est-à-dire qu’il peut se combiner pour former une molécule plus grosse), mais qui est déjà plus gros et possède certaines propriétés macromoléculaires. Cela signifie qu'il a déjà une taille ou une complexité considérable, mais qu'il a toujours la capacité de se réticuler ou de se polymériser davantage.
Dans l'ensemble, les innovations des travaux de Bayreuth résident donc dans la combinaison d'une production dans des conditions très douces ou durables, de la recyclabilité chimique du plastique et de l'imitation ciblée de la structure chimique du LDPE.
Plus d'informations : Christoph Unger et al, Un polyéthylène basse densité recyclable en boucle fermée, Science avancée (2024). DOI : 10.1002/advs.202307229
Informations sur le journal : Science avancée
Fourni par l'Université de Bayreuth
