Le dérivé de vanilline de l’équipe peut être dégradé sur commande. Cette instruction serait envoyée avec une certaine longueur d’onde de lumière.
Upcycling basé sur la lumière : des polymères réticulés produits à partir de la biomasse.
La société d’aujourd’hui ne pourrait exister sans les plastiques, qu’il s’agisse d’articles bon marché produits en masse ou de matériaux spécialisés de haute technologie. Cependant, l’utilisation des plastiques a ses inconvénients. Il s’agit notamment de la consommation de combustibles fossiles et de la quantité croissante de déchets. La fabrication de plastiques de haute qualité à partir de la biomasse, qui peuvent être décomposés en composants réutilisables, pourrait constituer une nouvelle stratégie pour réduire ces inconvénients. La “commande de destruction” serait envoyée à l’aide d’une lumière d’une longueur d’onde particulière, comme l’ont démontré les chercheurs dans le journal Angewandte Chemie.
La biomasse est une ressource brute durable, souvent bon marché, qui gagne en popularité dans la création de plastiques de haute performance. Cependant, les plastiques biosourcés présentent le même problème de recyclage inadéquat. Les plastiques doivent être constamment stables pendant leur utilisation, sans possibilité de dégradation précoce. Idéalement, le recyclage devrait se faire par le haut plutôt que par le bas. Les blocs de construction créés doivent pouvoir être convertis en un autre matériau de haute qualité. Idéalement, il devrait s’agir de monomères qui peuvent être polymérisés à nouveau pour produire des polymères de haute performance similaires.
Un graphique illustrant le fonctionnement du processus. Crédit : Wiley, Angewandte Chemie
Pour relever ce défi, une équipe interdisciplinaire de chercheurs américains – Jayaraman Sivaguru du Center for Photochemical Sciences de la Bowling Green State University à Bowling Green, Ohio, et Mukund P. Sibi et Dean C. Webster de la North Dakota State University à Fargo – ont choisi des plastiques biosourcés dont la dégradation peut être déclenchée par irradiation avec de la lumière. Ils ont réussi à mettre au point des polymères réticulés dont le squelette contient des éléments constitutifs à base de vanilline. La vanilline peut être produite à partir de matériaux tels que la lignine, qui est un sous-produit de la production de cellulose.
Le dérivé de la vanilline développé par l’équipe absorbe la lumière à 300 nm et entre dans un état excité. Cela entraîne une réaction chimique qui déclenche la dégradation du polymère. Comme cette longueur d’onde n’est pas contenue dans le spectre de la lumière solaire qui atteint la terre, la dégradation imprévue est évitée. Les chercheurs ont pu récupérer 60% des monomères, qui ont pu être polymérisés à nouveau sans perte de qualité.
Les polymères réticulés photodégradables, recyclables et renouvelables fabriqués à partir de ressources de la biomasse constituent une approche très prometteuse pour la production de plastiques plus durables. La dégradation déclenchée par la lumière est respectueuse de l’environnement et offre l’avantage d’un contrôle spatial et temporel.
L’étude a été financée par la National Science Foundation.
Référence : “Towards Upcycling Biomass-Derived Crosslinked Polymers with Light” par le Dr Ravichandranath Singathi, le Dr Ramya Raghunathan, le Dr Retheesh Krishnan, le Dr Saravana Kumar Rajendran, Sruthy Baburaj, le Professeur Mukund. P. Sibi, le professeur Dean C. Webster et le professeur Jayaraman Sivaguru, le 11 mai 2022, Angewandte Chemie International Edition.
DOI : 10.1002/anie.202203353
