Des boules de bowling aux articulations de la hanche : des chimistes créent une alternative recyclable aux plastiques durables
"Nous avons passé 100 ans à essayer de fabriquer des polymères qui durent éternellement, et nous avons réalisé que ce n'était pas une bonne chose"
Des chercheurs de l'université Cornell ont mis au point une alternative recyclable à une catégorie de Plastiques durables utilisés pour des articles tels que les pneus de voiture, les prothèses de hanche et les boules de bowling.
Connu sous le nom de thermodurcissable, ce type de plastique possède une structure chimique de "polymère réticulé" qui garantit la longévité, mais qui a également rendu ces matériaux pétrochimiques - qui représentent 15 à 20 % de tous les polymères produits - impossibles à recycler.
"Actuellement, zéro pour cent des matériaux thermodurcissables produits dans le monde sont recyclés - ils sont soit incinérés, soit jetés dans des décharges", explique Brett Fors, professeur de chimie et de biologie chimique à Cornell.
Le laboratoire de Fors a relevé ce défi environnemental en créant une alternative à partir d'un matériau biosourcé qui possède la durabilité et la malléabilité des thermodurcissables réticulés, mais qui peut être facilement recyclé et dégradé.
"L'ensemble du processus, de la création à la réutilisation, est plus respectueux de l'environnement que les matériaux actuels", a déclaré Reagan Dreiling, doctorant en chimie et premier auteur de l'article publié dans Nature.
Le groupe de Fors étudie le dihydrofurane (DHF), un monomère - ou bloc de construction chimique - qui peut être fabriqué à partir de matériaux biologiques et qui pourrait éventuellement concurrencer les matières premières à base de pétrole.
Dreiling a utilisé le DHF, un monomère circulaire à double liaison, comme élément de base pour deux polymérisations successives, la seconde aboutissant à un polymère réticulé qui peut être recyclé par chauffage et se dégradera naturellement dans l'environnement.
Les thermodurcissables DHF présentent des propriétés comparables à celles des thermodurcissables commerciaux, notamment le polyuréthane haute densité (utilisé dans les instruments électroniques, les emballages et les chaussures, par exemple) et le caoutchouc éthylène-propylène (utilisé dans les tuyaux d'arrosage et les coupe-bise automobiles).
Contrairement aux thermodurcissables pétrochimiques actuels, les matériaux à base de DHF offrent une économie circulaire d'utilisation, a déclaré M. Fors. Chimiquement recyclable, le matériau peut être transformé en son monomère de base et réutilisé à partir de zéro. Et lorsqu'une partie du matériau s'échappe inévitablement dans l'environnement, ces matériaux se dégradent au fil du temps en composants inoffensifs.
Les chercheurs travaillent à l'élaboration d'applications, notamment pour rendre le matériau à base de DHF utilisable pour l'impression 3D. Ils tentent également d'élargir les propriétés du matériau en y ajoutant des monomères.
"Nous avons passé 100 ans à essayer de fabriquer des polymères qui durent éternellement, et nous avons réalisé que ce n'était pas une bonne chose", a déclaré M. Fors. "Nous fabriquons maintenant des polymères qui ne durent pas éternellement, qui peuvent se dégrader dans l'environnement.
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