La lumière solaire au service du recyclage chimique des plastiques colorés

Tous les plastiques ne sont pas égaux – certains types et couleurs sont plus faciles à recycler que d’autres. Par exemple, la mousse noire et les couvercles de café noirs, qui sont souvent fabriqués en polystyrène, finissent généralement dans les décharges parce que les additifs de couleur entraînent un tri inefficace.

Aujourd’hui, des chercheurs rapportent la possibilité d’exploiter un additif dans les plastiques noirs, avec l’aide de la lumière du soleil ou de LED blanches, pour convertir les déchets de polystyrène noirs et colorés en matériaux de départ réutilisables.

« Une simple irradiation à la lumière visible pourrait transformer le recyclage chimique des plastiques en utilisant les additifs déjà présents dans de nombreux produits commerciaux », expliquent les auteurs de l’article, Sewon Oh, Hanning Jiang et Erin Stache.

Une nouvelle stratégie de recyclage du plastique consiste à utiliser la lumière pour décomposer le plastique en matériaux chimiquement utiles qui peuvent être recyclés dans de nouveaux produits. Ce processus nécessite un composé auxiliaire pour convertir la lumière en chaleur nécessaire pour briser les liens entre les polymères. Toutefois, les chercheurs ont du mal à trouver le bon composé auxiliaire qui ne produira pas plus de déchets et qui sera facilement incorporé dans les matériaux recyclés.

Cherchant à créer une économie circulaire pour le recyclage du plastique, M. Stache et une équipe de chercheurs ont tiré parti d’un élément déjà présent dans les déchets de polystyrène noir : un additif connu sous le nom de noir de carbone.

Les chercheurs ont testé une méthode de recyclage du polystyrène noir fabriqué en laboratoire : Ils ont réduit en poudre fine un mélange de polystyrène et de noir de carbone, placé la poudre dans un flacon de verre scellé et placé le flacon sous des LED blanches à haute intensité pendant 30 minutes. Le noir de carbone a transformé la lumière des LED en chaleur. La chaleur a alors brisé la structure moléculaire du polystyrène, créant un mélange d’unités plus courtes à un, deux et trois styrènes. Ces trois composants se sont séparés proprement dans l’appareil de réaction. Lors d’expériences, l’équipe a recyclé les restes de noir de carbone et de monomère de styrène en polystyrène, démontrant ainsi la circularité de la nouvelle méthode.

En appliquant la technique à du plastique noir de post-consommation provenant de récipients alimentaires et de couvercles de tasses à café, les chercheurs ont coupé les déchets en petits morceaux et ont constaté que jusqu’à 53 % du polystyrène se transformait en monomère de styrène.

Les échantillons de déchets contaminés par de l’huile de canola, de la sauce soja et du jus d’orange se sont décomposés un peu moins efficacement. Lorsque les chercheurs ont remplacé la source lumineuse des LED par la lumière du soleil à l’extérieur, ils ont observé une plus grande efficacité de la réaction (80 %).

En outre, un mélange multicolore de déchets de polystyrène noirs, jaunes, rouges et incolores s’est transformé en styrène à la lumière du soleil à un taux plus élevé (67 %) que les LED blanches (45 %). Les chercheurs attribuent les rendements plus élevés à la plus grande intensité lumineuse obtenue par la lumière solaire focalisée. En démontrant la capacité de la lumière solaire à décomposer les déchets de polystyrène coloré, les chercheurs affirment que leur méthode pourrait créer un processus de recyclage en boucle fermée pour ce type de plastique.

Légende illustration : À l’intérieur de ce flacon de réaction, éclairé par une lumière solaire concentrée, un morceau de polystyrène noir provenant d’un plateau en mousse se décompose en un matériau recyclable. Credit: Hanning Jiang

Source : Société américaine de chimie (ACS) – Traduction Enerzine.com