Nos déchets plastiques peuvent être utilisés comme matière première pour les détergents, grâce à une méthode catalytique améliorée
Nous avons réussi à accumuler tellement de déchets plastiques qu'il est décourageant de penser à ce qui pourrait être fait avec les tonnes et les tonnes de déchets non biodégradables. Et même si nous essayons de réduire notre dépendance à l'égard des plastiques à usage unique, nous continuons de grossir les rangs de la population mondiale des déchets plastiques. Des événements tels que la pandémie de COVID-19 n'ont fait qu'accroître leur utilisation pour les équipements de protection individuelle et les emballages jetables et à emporter.
Mais pour les chercheurs de l'UC Santa Barbara, les emballages à usage unique des uns sont les matières premières utiles des autres. Dans un article publié dans la revue Chem, ils ont réimaginé la valeur des plastiques à usage unique, en améliorant un processus innovant qui peut transformer les polyoléfines, le type de polymère le plus courant dans les emballages à usage unique, en alkylaromatiques précieux - des molécules qui sont à la base des surfactants, les principaux composants des détergents et d'autres produits chimiques utiles.
"Si nous fabriquons ces agents tensioactifs à partir de combustibles fossiles et que nous pouvons les fabriquer à partir de déchets plastiques, nous n'utilisons plus de combustibles fossiles pour fabriquer des agents tensioactifs et nous donnons une autre utilisation au carbone qui est entré dans la composition des plastiques", explique Susannah Scott, professeur de génie chimique et titulaire de la chaire Mellichamp de l'UCSB sur le traitement catalytique durable. Au lieu de les brûler ou de les enfouir dans des décharges - pratiques qui représentent les principales façons dont nous traitons actuellement les déchets plastiques - les plastiques sont réutilisés selon une méthode qui raccourcit les processus "sales" conventionnels de fabrication de surfactants tout en donnant aux plastiques à usage unique une dernière chance d'être utiles.
Les chercheurs se sont appuyés sur des travaux antérieurs au cours desquels ils ont mis au point une méthode catalytique pour rompre les fortes liaisons carbone-carbone qui font du plastique le matériau difficile à dégrader qu'il est, puis pour réarranger les chaînes moléculaires en anneaux alkylaromatiques. Bien qu'efficace, le processus original, basé sur un catalyseur platine sur alumine, était lent et son rendement en molécules alkylaromatiques était faible, a expliqué M. Scott. "Ce que nous avons fait dans cet article, c'est montrer comment faire beaucoup mieux", a-t-elle déclaré.
La clé de leur méthode est l'augmentation de l'acidité du catalyseur original en alumine, par l'ajout de chlore ou de fluor. Grâce à l'ajout de sites acides, l'équipe a pu augmenter la vitesse et la sélectivité de son processus.
"Le catalyseur est tout simplement très performant", explique Scott. "Il produit des alkylaromatiques plus rapidement et nous pouvons le régler pour obtenir des molécules de la bonne taille. Dans le nouvel article, ils se sont concentrés sur la recherche du rapport optimal entre les sites acides et les sites métalliques dans leur catalyseur, explique-t-elle. "Il s'avère qu'ils travaillent ensemble. Ils ont des rôles différents, mais il faut que les deux soient présents et dans le bon rapport pour que le cycle catalytique ne se bloque pas à un moment ou à un autre."
En outre, leur procédé en une seule étape fonctionne à des températures modérées, ce qui nécessite une faible consommation d'énergie. Alors que la méthode nécessitait à l'origine 24 heures pour transformer le plastique en molécules alkylaromatiques, le processus amélioré peut accomplir la tâche en quelques heures, ce qui augmente la quantité de plastique pouvant être convertie dans un réacteur de taille raisonnable.
Grâce à d'autres améliorations, cette méthode pourrait devenir un procédé commercial viable, selon M. Scott. L'objectif ultime est d'en généraliser l'utilisation, ce qui permettrait et encouragerait la récupération des plastiques à usage unique. Les déchets plastiques étant une matière première très abondante, les entreprises chimiques pourraient utiliser les molécules alkylaromatiques résultant de ce processus et les transformer en agents tensioactifs entrant dans la composition des savons, des liquides de lavage, des nettoyants et d'autres détergents.
"L'idéal est de réutiliser les déchets plastiques pour un usage dont le volume de production est suffisamment important et pour lequel il existe une demande significative, afin de réduire le problème du plastique", a expliqué M. Scott. Pour déterminer si cette méthode est réellement durable, elle devrait faire l'objet d'une analyse du cycle de vie, dans laquelle l'énergie dépensée et les gaz à effet de serre émis sont calculés à chaque étape. L'utilisation de déchets garantit qu'aucune émission supplémentaire de gaz à effet de serre n'est produite pour créer la matière première, mais l'énergie nécessaire pour faire fonctionner le processus catalytique et séparer les molécules souhaitées devrait être prise en compte avant de passer à l'échelle supérieure, a déclaré Mme Scott. Si elle passe la rampe, cette méthode pourrait remplacer les procédés plus gourmands en combustibles fossiles qui permettent de créer des agents tensioactifs à partir de zéro.
"Nous aurons besoin de plusieurs cibles pour résoudre le problème des déchets plastiques, mais celle-ci est assez importante", a déclaré M. Scott. "Cela vaut la peine d'être fait.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
"Bifunctional tandem catalytic upcycling of polyethylene to surfactant-range alkylaromatics Article Publication Date"; Chem.
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