Des chercheurs de l’Université de Waterloo ont découvert un moyen de transformer les déchets plastiques en acide acétique, l’ingrédient principal du vinaigre, en utilisant la lumière solaire.
Cette percée offre une nouvelle approche prometteuse pour réduire la pollution plastique par photocatalyse, tout en créant simultanément un produit chimique utile et à valeur ajoutée grâce à un procédé inspiré par la nature.
« Notre objectif était de relever le défi de la pollution plastique en convertissant les déchets microplastiques en produits à haute valeur ajoutée grâce à la lumière solaire », a expliqué le Dr Yimin Wu, professeur en génie mécanique et mécatronique et titulaire de la chaire Tang en matériaux pour les nouvelles énergies et durabilité.
La recherche a été dirigée par l’étudiant au doctorat de Waterloo Wei Wei sous la direction de Wu, avec un soutien initial provenant d’un fonds de démarrage conjoint de l’Institut de nanotechnologie de Waterloo et du Water Institute.
Les déchets plastiques, notamment les microplastiques, ont été retrouvés dans de nombreux écosystèmes de la planète, suscitant des inquiétudes quant aux menaces pour la vie terrestre et marine ainsi que pour la santé humaine.
Pour résoudre ce problème, l’ équipe a développé une photocatalyse en cascade bio-inspirée utilisant des atomes de fer intégrés dans du nitrure de carbone, à la manière dont certains types de champignons dégradent la matière organique à l’aide d’enzymes.
Exposé à la lumière solaire, le matériau déclenche une série de réactions chimiques qui transforment les polymères plastiques en acide acétique avec une haute sélectivité. La réaction se produit dans l’eau, ce qui la rend particulièrement pertinente pour lutter contre la pollution plastique dans les environnements aquatiques.
L’acide acétique est largement utilisé dans la production alimentaire, la fabrication chimique et les applications énergétiques. L’étude montre qu’il peut être produit à partir de déchets plastiques courants, y compris le PVC, le PP, le PE et le PET, et reste efficace sur des compositions plastiques mixtes.
Cela rend l’approche bien adaptée aux flux de déchets réels, offrant une alternative prometteuse à l’incinération des plastiques, et pourrait soutenir des approches plus circulaires de l’utilisation des matériaux tout en fournissant une nouvelle stratégie pour le surcyclage des plastiques.
« D’un point de vue commercial et sociétal, les avantages financiers et économiques associés à cette innovation semblent prometteurs », a affirmé Roy Brouwer, directeur exécutif du Water Institute et coauteur de l’article soutenant l’analyse technico-économique.
« Cette méthode permet à l’énergie solaire abondante et gratuite de décomposer la pollution plastique sans ajouter de dioxyde de carbone supplémentaire dans l’atmosphère », a souligné Wu.
Les résultats ouvrent également de nouvelles possibilités pour lutter directement contre les microplastiques. Parce que le processus dégrade les plastiques au niveau chimique, il pourrait aider à prévenir l’accumulation de microplastiques dans les systèmes aquatiques.
La recherche s’aligne sur l’initiative Global Futures de l’Université de Waterloo, qui soutient des travaux visant à faire progresser des solutions durables et circulaires aux défis environnementaux mondiaux.
Bien qu’elle en soit encore au stade du laboratoire, l’équipe imagine que cette approche pourrait être adaptée pour un recyclage et une dépollution environnementale à grande échelle alimentés par l’énergie solaire, et le système de surcyclage photocatalytique peut être encore amélioré par l’ingénierie stratégique des matériaux et des procédés de fabrication.
L’étude, Photocatalyse en cascade bio-inspirée sur un atome de fer dans le nitrure de carbone pour le surcyclage des déchets plastiques en acide acétique, a récemment été publiée dans Advanced Energy Materials. Journal : Advanced Energy Materials – DOI : Lien vers l’étude
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Source : Waterloo U.
