Des plastiques à usage unique pour détoxifier les produits chimiques

Les plastiques à usage unique, souvent considérés comme un fléau environnemental, pourraient désormais servir à réaliser une réaction capable de détoxifier des produits chimiques dangereux. Une équipe de chercheurs a mis au point une méthode innovante qui pourrait non seulement augmenter la sécurité des processus chimiques, mais aussi offrir une nouvelle voie pour la réutilisation des plastiques courants.

Une équipe dirigée par des chercheurs de l’Institut pour la conception et la découverte de réactions chimiques (WPI-ICReDD), de l’Université de Hokkaido, a développé une méthode qui utilise des matériaux plastiques courants pour initier des réactions en chaîne radicales, au lieu de composés potentiellement explosifs. Cette approche augmente considérablement la sécurité du processus tout en offrant une manière de réutiliser des plastiques courants tels que le polyéthylène et l’acétate de polyvinyle.

Les chercheurs ont utilisé un broyeur à boulets, une machine qui agite rapidement une boule d’acier à l’intérieur d’un bocal en acier pour mélanger des produits chimiques solides. Lorsque la boule percute le plastique, la force mécanique rompt une liaison chimique pour former des radicaux, qui ont un électron non lié hautement réactif. Ces radicaux ont facilité une réaction en chaîne auto-entretenue qui favorise la déshalogénation, c’est-à-dire le remplacement d’un atome d’halogène par un atome d’hydrogène, des halogénures organiques.

Réutilisation des déchets plastiques et réduction de la toxicité

« L’utilisation de plastiques de commodité comme réactifs chimiques est une perspective totalement nouvelle sur la synthèse organique », a expliqué le professeur associé Koji Kubota. « Je crois que cette approche conduira non seulement au développement de réactions basées sur des radicaux sûrs et très efficaces, mais aussi à une nouvelle façon d’utiliser les déchets plastiques, qui sont un problème social grave. »

La réutilisation des déchets plastiques a été démontrée en ajoutant des lambeaux de plastique d’un sac d’épicerie courant au bocal du broyeur à boulets et en réalisant avec succès la réaction. L’équipe a également montré que leur méthode pouvait être appliquée au traitement de composés polyhalogénés hautement toxiques, largement utilisés dans l’industrie.

Le polyéthylène a été utilisé pour initier une réaction radicale qui a éliminé plusieurs atomes d’halogène d’un composé couramment utilisé comme retardateur de flamme, réduisant ainsi sa toxicité.

En synthèse

Les chercheurs anticipent que cette méthode attirera l’attention de l’industrie en raison de ses avantages en termes de coût et de sécurité.

« Notre nouvelle approche utilisant des matériaux plastiques stables, bon marché et abondants comme initiateurs pour des réactions en chaîne radicales a le potentiel significatif de favoriser le développement de processus chimiques industriels attrayants, sûrs et très efficaces », a conclu le professeur Hajime Ito.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’une réaction en chaîne radicale ?

Une réaction en chaîne radicale est une réaction chimique qui implique des radicaux, des atomes ou des molécules avec un électron non apparié et qui sont donc très réactifs.

Qu’est-ce que la déshalogénation ?

La déshalogénation est un processus chimique qui consiste à remplacer un atome d’halogène par un atome d’hydrogène dans une molécule.

Quels sont les avantages de cette nouvelle méthode ?

Cette méthode offre une nouvelle voie pour la réutilisation des plastiques courants, augmente la sécurité des processus chimiques et pourrait aider à détoxifier des produits chimiques dangereux.

Quels types de plastiques peuvent être utilisés dans cette méthode ?

Des plastiques courants tels que le polyéthylène et l’acétate de polyvinyle peuvent être utilisés dans cette méthode.

Quel est l’impact potentiel de cette recherche ?

Cette recherche a le potentiel de transformer la façon dont nous traitons les déchets plastiques et de contribuer à la détoxification des produits chimiques dangereux.

Références

Légende illustration principale : Représentation artistique de molécules extrêmement réactives, appelées radicaux, générées à partir de fibres plastiques. (Illustration : Koji Kubota et Hajime Ito)

Koji Kubota, Julong Jiang, Yuri Kamakura, Reon Hisazumi, Tsubura Endo, Daiyo Miura, Shotaro Kubo, Satoshi Maeda, Hajime Ito. Using Mechanochemistry to Activate Commodity Plastics as Initiators for Radical Chain Reactions of Small Organic Molecules. DOI: 10.1021/jacs.3c12049