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Des chercheurs développent une technologie pour augmenter le recyclage du plastique


CORVALLIS, Oregon – Des chercheurs, dont un membre du corps professoral de l’Oregon State University College of Engineering, ont franchi une étape clé vers l’élargissement considérable de la gamme de plastiques pouvant être recyclés.

Les résultats, publiés aujourd’hui dans Science, sont importants car les déchets plastiques constituent un problème majeur à la fois dans le monde et aux États-Unis, où seuls environ 5% du plastique usagé est recyclé, selon le National Renewable Energy Laboratory du Département américain de l’énergie, qui a dirigé l’étude.

Les matériaux d’emballage, les contenants et autres articles remplissent les décharges. Il salit l’environnement à un rythme. Si rapidement que les scientifiques estiment que d’ici 2050, l’océan aura plus de plastique en poids que de poissons, selon le NREL.

La Recherche et la Technologie

Une collaboration dirigée par Gregg Beckham du NREL et comprenant Lucas Ellis, un chercheur de l’OSU qui était 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 une variété de types de plastique. C’est une méthode d’il y a dix ans par le géant de l’industrie chimique DuPont.

« Nous avons développé une technologie qui utilise de l’oxygène et des catalyseurs pour décomposer les plastiques en blocs de construction chimiques plus petits et biologiquement respectueux », a déclaré 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 blocs de construction en un biopolymère ou un composant pour la production de nylon de pointe.

Beckham, chercheur principal au NREL et responsable du Bio-Optimized Technologies to keep Thermoplastics out of Landfills and the Environment Consortium – connu sous le nom de BOTTLE – a déclaré que le travail fournit un « point d’entrée potentiel dans 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 intrants plastiques sont propres et séparés par type, explique Beckham.

Les plastiques peuvent être fabriqués à partir de différents polymères, chacun avec ses propres blocs de construction chimiques uniques. Lorsque des produits chimiques polymères sont mélangés dans un bac de collecte ou formulés ensemble dans certains produits comme les emballages multicouches, le recyclage devient coûteux et presque impossible. En effet, les polymères doivent souvent être séparés avant de pouvoir être recyclés.

Simplifier le recyclage du plastique

« Notre travail a abouti à un processus qui peut convertir des plastiques mélangés en un seul produit chimique », a déclaré 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 processus à un mélange de trois plastiques courants : le polystyrène, utilisé dans les tasses à café jetables ; polyéthylène téréphtalate, la base des tapis, des vêtements en polyester et des bouteilles de boissons à usage unique. En outre, le polyéthylène haute densité utilisé dans les pots à lait et de nombreux autres plastiques de consommation.

Le processus d’oxydation a décomposé les plastiques en un mélange de composés. Il comprend l’acide benzoïque, l’acide téréphtalique et les acides dicarboxyliques. De tels acides, en l’absence du microbe du sol modifié, nécessiteraient des séparations avancées et coûteuses pour donner des produits purs.

Les chercheurs ont conçu le microbe, Pseudomonas putida. C’est pour canaliser le mélange dans l’un des deux produits biologiquement. Par exemple, les polyhydroxyalcanoates qui sont une forme émergente de bioplastiques biodégradables. En outre, le bêta-cétoadipate, que les professionnels peuvent utiliser dans la fabrication de nylon aux performances améliorées.

Selon les chercheurs, l’essai du processus avec d’autres types de plastiques est au centre des travaux à venir. C’est du plastique, comme 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. Ainsi, au lieu de se dégrader sur plusieurs centaines d’années, vous pouvez décomposer ces plastiques en quelques heures ou minutes », a déclaré le co-auteur Kevin Sullivan, chercheur postdoctoral au NREL.

Financement

Le financement a été fourni par le Bureau de la fabrication avancée et le Bureau des technologies bioénergétiques du Département américain de l’énergie. De plus, le travail fait partie du Consortium BOTTLE.

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

Le NREL est le principal laboratoire national du Département américain de l’énergie pour la recherche et le développement sur les énergies renouvelables et l’efficacité énergétique. L’opération est pour le département par l’Alliance for Sustainable Energy, LLC.

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