Des chimistes de Caroline développent un moyen de modifier les polymères courants utilisés dans les sacs d’épicerie, les bouteilles d’eau et de soda et les emballages, afin de rendre le recyclage du plastique plus facile et plus rentable. Crédit : Jon Gardiner/ Université de Caroline du Nord Chapel Hill
En modifiant les liaisons carbone-hydrogène, les chimistes de l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill transforment les déchets plastiques en un matériau plus résistant et plus solide.
Les États-Unis produisent plus de déchets plastiques que n’importe quel autre pays – environ 46,3 millions de tonnes – soit 287 livres par personne et par an, selon une étude de 2020.
Le pays 9% de taux de recyclage ne tiendra jamais la distance. Pourquoi un taux si bas ? La chimie des plastiques d’aujourd’hui rend les plus difficiles à recycler. Même les thermoplastiques qui peuvent être fondus s’affaiblissent à chaque réutilisation. Et cela nous amène au véritable obstacle au recyclage : l’économie. Il n’y a tout simplement pas d’incitation au profit.
Mais aujourd’hui, un groupe de chimistes de l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill a renversé la situation en découvrant une méthode permettant de décomposer les plastiques pour créer un nouveau matériau plus solide et plus résistant que l’original – ce qui signifie qu’il a potentiellement plus de valeur.
“Notre approche considère les déchets plastiques comme une ressource potentiellement précieuse pour la production de nouvelles molécules et de nouveaux matériaux”, a déclaré Frank Leibfarth, professeur adjoint de chimie à l’UNC College of Arts & ; Sciences. “Nous espérons que cette méthode pourrait susciter une incitation économique à recycler le plastique, transformant littéralement les déchets en trésor.”
Les chimistes de la Caroline développent un moyen de modifier les polymères courants utilisés dans les sacs d’épicerie, les bouteilles d’eau et de soda et les emballages, afin de rendre le recyclage du plastique plus facile – et plus rentable. Crédit : Jon Gardiner/Université de Caroline du Nord à Chapel Hill
Leibfarth et Erik Alexanian, professeur à l’UNC-Chapel Hill et spécialiste de la synthèse chimique, décrivent l’approche qui pourrait permettre de boucler la boucle du recyclage du plastique dans le journal Science.
Les liaisons carbone-hydrogène sont parmi les liaisons chimiques les plus fortes de la nature. Le site stabilité d’entre elles
Mais en modifiant les liaisons carbone-hydrogène qui sont courantes dans les polymères, les éléments constitutifs du plastique moderne utilisé dans les sacs d’épicerie, les bouteilles de soda et d’eau, les emballages alimentaires, les pièces automobiles et les jouets, la durée de vie des polymères pourrait être étendue au-delà du plastique à usage unique.
Les chimistes de Caroline Frank Leibfarth et Erik Alexanian collaborent à une méthode radicale pour modifier les polymères courants utilisés dans les sacs d’épicerie, les bouteilles d’eau et de soda et les emballages afin de rendre le recyclage du plastique plus facile – et plus rentable. Crédit : John Gardiner/Université de Caroline du Nord à Chapel Hill
Grâce à un nouveau réactif capable d’enlever les atomes d’hydrogène des composés médicinaux et des polymères, les chimistes de l’UNC ont pu créer de nouvelles liaisons dans des endroits auparavant considérés comme non réactifs.
“La polyvalence de notre approche est qu’elle permet de nombreuses transformations précieuses des liaisons carbone-hydrogène sur un large éventail de composés importants”, a déclaré Alexanian.
Transformer des déchets en trésors
Le groupe Leibfarth de la Caroline se concentre sur la conception de polymères plus intelligents, plus fonctionnels et plus durables.
Avec l’appui du NC Policy Collaboratory, l’équipe a mis au point un polymère super absorbant capable de d’éliminer les produits chimiques dangereux de l’eau potable.
Les chercheurs envisagent d’utiliser cette approche innovante pour aider à transformer les déchets plastiques difficiles à recycler en une catégorie de polymères de grande valeur.
Ils ont commencé par les emballages en mousse plastique utilisés pour protéger les appareils électroniques pendant le transport et qui finissent autrement dans les décharges. Des échantillons de mousse post-consommation ont été fournis par les entreprises suivantes High Cube LLCune entreprise de recyclage de Durham (Caroline du Nord). La mousse est faite d’un plastique basse densité appelé polyoléfine commerciale.
En retirant sélectivement des atomes d’hydrogène de la polyoléfine, les chimistes ont trouvé un moyen de prolonger la durée de vie du plastique à usage unique en un plastique de grande valeur appelé ionomère. Les ionomères les plus populaires sont le SURLYN de Dow.TMde Dow, un matériau incontournable utilisé dans une grande variété d’emballages alimentaires.
La plupart des plastiques recyclés sont “downcyclés” en produits de moindre qualité, comme les moquettes ou les vêtements en polyester, qui peuvent encore finir dans les usines de traitement des eaux usées.les décharges. Les plastiques jetés dans les cours d’eau mettent en danger la vie marine si… Les tortues prennent le plastique de l’océan pour de la nourriture.
Mais si la chimie peut être appliquée de manière répétée aux polymères pour aider à les recycler encore et encore, “cela pourrait changer notre façon de voir le plastique”, a déclaré Leibfarth.
Référence : “Diversification of aliphatic C-H bonds in small molecules and polyolefins through radical chain transfer” par Timothy J. Fazekas, Jill W. Alty, Eliza K. Neidhart, Austin S. Miller, Frank A. Leibfarth et Erik J. Alexanian, 3 février 2022, Science.
DOI : 10.1126/science.abh4308
Les co-auteurs de l’étude sont Timothy Fazekas, Jill W. Alty, Eliza K. Neidhart et Austin S. Miller.
L’Institut national des sciences médicales générales, le Bureau de la recherche scientifique de l’armée de l’air, la Fondation nationale des sciences et le Département de chimie de l’UNC ont financé cette étude.
