Le recyclage des matériaux est un enjeu majeur pour la préservation de l’environnement et la gestion durable des ressources. Les chercheurs explorent de nouvelles méthodes innovantes pour optimiser le processus de recyclage et prolonger la durée de vie des matériaux. Parmi ces techniques prometteuses, le frittage à froid se distingue par son potentiel à révolutionner le recyclage dans le domaine des sciences des matériaux.
Le frittage à froid : une technique pour un recyclage durable
Selon Enrique Gomez et professeur de génie chimique au Penn State College of Engineering, le recyclage ne permet pas nécessairement d’éviter qu’un objet finisse par se retrouver dans une décharge. Au lieu de cela, le recyclage ne fait que retarder sa fin de vie. Les bouteilles en plastique recyclées et transformées en tapis, par exemple, finissent par se retrouver dans une décharge lorsque le tapis est usé et jeté.
Cependant, le frittage à froid – processus consistant à combiner des matériaux en poudre en formes denses à basse température par l’application d’une pression à l’aide de solvants – permet de recycler les matériaux encore et encore. «L’idée du frittage à froid est de prendre deux matériaux ou plus destinés à la décharge, de les combiner pour créer un composite, et de recycler ce composite à nouveau, sans perte de performance», explique Gomez.
De nouvelles applications pour le frittage à froid
Dans trois articles récents, Gomez et son équipe présentent trois nouvelles utilisations du frittage à froid qui font progresser le recyclage dans le domaine des sciences des matériaux.
Dans un article publié dans Materials Horizons, les chercheurs ont utilisé le frittage à froid pour combiner du polypropylène – un déchet plastique courant difficile à recycler en raison de problèmes de traitement et de tri – avec un matériau céramique. Le résultat est un composite qui pourrait être utilisé pour fabriquer des matériaux de construction structurels comme des cloisons sèches ou des terrasses extérieures.
«Le frittage à froid du plastique avec des matériaux céramiques produit des composites solides et résistants, parfaits pour une utilisation dans la construction», déclare Po-Hao Lai, doctorant en génie chimique et premier auteur de l’article. «Ces composites peuvent subir plusieurs cycles de recyclage avec seulement l’ajout d’eau, offrant une demande en énergie et en eau inférieure à celle des matériaux de construction conventionnels.»
Application aux batteries à l’état solide et aux condensateurs
Dans une étude publiée dans ChemSusChem, les chercheurs ont appliqué le frittage à froid aux composants d’électrolyte solide et liquide des batteries à l’état solide. Ces batteries au lithium sont denses en énergie, sûres, ininflammables et peuvent être utilisées dans les véhicules électriques, les appareils portables ou les batteries d’ordinateurs portables.
Enfin, dans un article publié dans MRS Communications, les chercheurs ont fritté à froid un composite qui entre dans la composition des condensateurs, composants importants des véhicules électriques. Lors des expériences, ils ont combiné le titanate de baryum céramique avec du Téflon, ou polytétrafluoroéthylène.
«Notre travail dans MRS Communications démontre le potentiel de recyclage des matériaux qui seront cruciaux pour l’électrification des transports, et donc pour la réduction des gaz à effet de serre», déclare Hongtao Sun, professeur adjoint de génie industriel et manufacturier et co-auteur correspondant de l’article.
Légende illustration : Composite contenant un mélange de déchets de polypropylène et de céramique, créé par frittage à froid. Crédit : Poornima Tomy/Penn State.
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