Une étape clé vers des gains importants dans les plastiques recyclables

Des chercheurs ont franchi une étape clé dans l’élargissement de la gamme des plastiques recyclables. Ces résultats, publiés dans la revue Science, sont importants car les déchets plastiques constituent un problème majeur, tant au niveau mondial qu’aux États-Unis, où seuls 5 % environ des plastiques usagés sont recyclés, selon le National Renewable Energy Laboratory du ministère américain de l’énergie, qui a dirigé l’étude.

Les matériaux d’emballage, les conteneurs et autres articles mis au rebut remplissent les décharges et jonchent l’environnement à un rythme si rapide que les scientifiques estiment que d’ici 2050, l’océan contiendra plus de plastique en poids que de poissons, selon le NREL.

Une collaboration dirigée par Gregg Beckham du NREL et comprenant Lucas Ellis, un chercheur de l’OSU qui était un boursier postdoctoral du NREL pendant le projet, a combiné des processus chimiques et biologiques dans une preuve de concept pour « valoriser » les déchets plastiques mixtes. Valoriser signifie augmenter la valeur de quelque chose.

La recherche s’appuie sur l’utilisation de l’oxydation chimique pour décomposer divers types de plastique, une méthode mise au point il y a dix ans par le géant de l’industrie chimique DuPont.

« Nous avons mis au point une technologie qui utilise l’oxygène et des catalyseurs pour décomposer les plastiques en blocs de construction chimique plus petits et respectueux de la biologie« , a déclaré M. Ellis, professeur adjoint de génie chimique. À partir de là, nous avons utilisé un microbe du sol biologiquement modifié capable de consommer et de « canaliser » ces éléments constitutifs pour en faire un biopolymère ou un composant pour la production avancée de nylon. »

M. Beckham, chercheur principal au NREL et directeur du consortium BOTTLE (Bio-Optimized Technologies to keep Thermoplastics out of Landfills and the Environment), a déclaré que ces travaux constituaient « un point d’entrée potentiel pour le traitement des plastiques qui ne peuvent pas être recyclés du tout aujourd’hui ».

Les technologies de recyclage actuelles ne peuvent fonctionner efficacement que si les matières plastiques sont propres et séparées par type, explique M. Beckham.

Les plastiques peuvent être fabriqués à partir de différents polymères, chacun ayant ses propres composants chimiques uniques. Lorsque les chimies des polymères sont mélangées dans un bac de collecte, ou formulées ensemble dans certains produits comme les emballages multicouches, le recyclage devient coûteux et presque impossible car les polymères doivent souvent être séparés avant de pouvoir être recyclés.

« Nos travaux ont abouti à un processus qui peut convertir des plastiques mélangés en un seul produit chimique« , a déclaré M. Ellis. « En d’autres termes, il s’agit d’une technologie que les recycleurs pourraient utiliser sans avoir à trier les plastiques par type. »

Les chercheurs ont appliqué le procédé à un mélange de trois plastiques courants : le polystyrène, utilisé dans les tasses à café jetables ; le polyéthylène téréphtalate, à la base des tapis, des vêtements en polyester et des bouteilles de boisson à usage unique ; et le polyéthylène haute densité, utilisé dans les bidons de lait et de nombreux autres plastiques de consommation.

Le processus d’oxydation décompose les plastiques en un mélange de composés comprenant de l’acide benzoïque, de l’acide téréphtalique et des acides dicarboxyliques qui, en l’absence du microbe du sol modifié, nécessiterait des séparations avancées et coûteuses pour obtenir des produits purs.

Les chercheurs ont modifié le microbe, Pseudomonas putida, pour qu’il transforme biologiquement le mélange en l’un des deux produits suivants : les polyhydroxyalcanoates, une forme émergente de bioplastiques biodégradables, et le bêta-cétoadipate, qui peut être utilisé dans la fabrication du nylon aux performances améliorées.

Selon les chercheurs, les travaux à venir porteront sur l’essai du processus avec d’autres types de plastiques, notamment le polypropylène et le chlorure de polyvinyle.

« Le processus de catalyse chimique que nous avons utilisé n’est qu’un moyen d’accélérer un processus qui se produit naturellement, de sorte qu’au lieu de se dégrader sur plusieurs centaines d’années, on peut décomposer ces plastiques en quelques heures ou minutes« , a déclaré le co-auteur Kevin Sullivan, chercheur postdoctoral au NREL.

Le financement a été assuré par l’Advanced Manufacturing Office et le Bioenergy Technologies Office du ministère américain de l’énergie, et les travaux ont été réalisés dans le cadre du consortium BOTTLE.

Des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology, de l’Université du Wisconsin-Madison et du Oak Ridge National Laboratory ont également participé à l’étude.

Le NREL est le principal laboratoire national du ministère américain de l’énergie pour la recherche et le développement en matière d’énergies renouvelables et d’efficacité énergétique. Il est exploité pour le ministère par l’Alliance for Sustainable Energy, LLC.

[ Illustration / Crédit – Oregon ]