Le recyclage du plastique est une entreprise inefficace. Selon un rapport du ministère de l’Énergie d’août 2022, seuls 5 % des 44 millions de tonnes métriques estimées de déchets plastiques traités pour le recyclage en 2019 ont été effectivement recyclés. Le reste est allé dans une décharge ou a été incinéré.
Le plastique est difficile à recycler car tous les différents types ne sont pas chimiquement compatibles les uns avec les autres. Certains plastiques sont formés par des liaisons covalentes, dans lesquelles les atomes individuels partagent également des électrons. D’autres plastiques sont formés par des liaisons non covalentes, dans lesquelles les atomes individuels ne partagent pas les électrons de manière égale. Par exemple, la combinaison d’un sac à sandwich composé de polyéthylène basse densité (LDPE) lié de manière covalente avec une bouteille de vinaigrette composée de polyéthylène téréphtalate (PET) lié de manière non covalente donne un plastique mélangé faible avec des applications limitées.
Un nouveau procédé chimique conçu par des chercheurs des universités de l’État du Colorado et de Columbia pourrait rendre le recyclage des déchets plastiques mixtes plus faisable. En utilisant des agents de réticulation, de petites molécules qui forment des ponts entre les produits chimiques, les scientifiques ont pu rendre compatibles des plastiques chimiquement différents. Leur travail a été publié le 26 avril dans Nature.
Alors que les tests en laboratoire ont démontré l’efficacité remarquable de la technologie de réticulation, l’application dans le monde réel est encore loin. La plus grande question est de savoir si la technologie est rentable par rapport à la production de nouveau plastique.
Les chercheurs ont chauffé et traité des plastiques mélangés avec l’agent de réticulation bis-diazirine. Les images de microscopie électronique à balayage ont démontré la structure supérieure du matériau résultant. Par rapport à la surface irrégulière en forme de goutte des plastiques mélangés vierges, les plastiques réticulés avaient une surface lisse et homogène. L’auteur principal Tomislav Rovis, professeur de chimie à l’Université de Columbia, a comparé les agents de réticulation au Velcro. Ils agissent comme des attaches auto-agrippantes en cousant ensemble des plastiques de différentes compositions de polymères.
« Le [crosslinked] le matériau se comporte aussi bien que les polymères vierges individuels uniques, en ce sens qu’il ne se dégrade pas avec le temps et tous ces autres tests physiques », a déclaré Rovis. Il a souligné que les tests de résistance, qui mesurent la capacité d’un polymère à résister à la déformation, ont montré des profils de résistance similaires pour les plastiques mélangés réticulés et les polymères individuels.
Les scientifiques ont réussi à créer des mélanges de plastiques incompatibles LDPE et acide poly L-lactique (PLLA), puis ont mélangé ces deux plastiques avec du polypropylène isotactique (iPP). L’auteur principal Sanat Kumar, professeur de génie chimique à l’Université de Columbia, a déclaré qu’ils avaient choisi de se concentrer sur ces trois plastiques car ils représentaient à la fois des polymères plastiques traditionnels (LDPE et iPP) et une nouvelle classe de polymères biosourcés (PLLA).
Kumar et Rovis ont expliqué comment leur chimie pourrait transformer le recyclage du plastique. Les 5 % de déchets plastiques qui sont recyclés avec succès à l’aide de méthodes traditionnelles sont déclassés en produits de qualité inférieure. Les produits en polyéthylène haute densité (HDPE), tels que les contenants de lait, sont transformés en articles tels que des tables de pique-nique et du bois en plastique. Les produits en PET, y compris les bouteilles de soda, sont transformés en articles tels que des vestes polaires ou des tapis. Mais le nouveau matériau formé à l’aide des agents de réticulation peut être utilisé pour transformer des produits dégradés en matériaux de meilleure qualité.
« L’avantage de cette technologie est que vous pouvez récupérer la bouteille d’eau dégradée ou le pneu dégradé, le remettre dans la fonte et refaire quelque chose sans ces défauts car ces agents de réticulation s’y trouvent », a déclaré Rovis.
Gregory Rummo, maître de conférences en chimie à la Palm Beach Atlantic University et chercheur auxiliaire à la Cornwall Alliance for the Stewardship of Creation, pense que les réticulants polymères ont du potentiel. Mais Rummo a averti que leur utilisation doit être économiquement réalisable. Il a noté que la nouvelle technique nécessiterait probablement que les installations de recyclage se ménagent de l’espace pour effectuer le processus de réticulation. Il s’est demandé si ce processus, une fois mis à l’échelle, coûterait plus cher que la production de nouveau plastique.
Rovis a déclaré que le seul sous-produit du processus de réticulation est l’azote gazeux, qui est déjà abondant dans l’atmosphère terrestre. Et bien que son équipe n’ait pas mené d’évaluation environnementale, Rovis ne pense pas que les agents de réticulation soient toxiques.
