Résumé :
Les déchets plastiques sont souvent considérés comme l'un des types de déchets modernes les plus difficiles à éliminer, mais les scientifiques explorent une nouvelle voie de recyclage chimique : en utilisant du sel fondu à haute température comme milieu de réaction pour décomposer et convertir les plastiques courants en combustibles et matières premières chimiques de valeur. Par rapport au recyclage mécanique traditionnel, cette méthode ne nécessite pas que les plastiques soient hautement classifiés et peut également utiliser des déchets plastiques contaminés, mélangés ou difficiles à recycler directement en raison de la nature du matériau.
Actuellement, la quantité de déchets plastiques produits chaque année dans le monde est extrêmement importante, mais la proportion qui entre réellement dans le système de recyclage est encore très faible. De grandes quantités de plastique finissent dans les décharges ou sont directement incinérées, ce qui produit du dioxyde de carbone et d'autres polluants. Le recyclage traditionnel est particulièrement difficile pour les plastiques mélangés composés de différents polymères, car différents plastiques nécessitent des processus de traitement différents.
Les scientifiques recherchent donc une méthode chimique capable de traiter directement les plastiques mélangés. Plutôt que de refondre les plastiques pour fabriquer des plastiques recyclés de mauvaise qualité, l’objectif du recyclage chimique est de briser les longues chaînes de polymères au niveau moléculaire et de les reconvertir en molécules d’hydrocarbures plus petites pour obtenir des carburants, des lubrifiants ou d’autres matières premières chimiques.
Le cœur de cette recherche consiste à utiliser du sel fondu à haute température pour créer un environnement de réaction spécial. Le sel fondu peut rester liquide à des températures élevées, possède de bonnes capacités de transfert de chaleur et peut participer ou favoriser des réactions chimiques complexes. Les chercheurs ont exploité cette propriété pour permettre aux polymères plastiques de se décomposer dans des conditions relativement contrôlées.
Dans des circonstances normales, les plastiques tels que le polyéthylène et le polypropylène sont composés de liaisons carbone-hydrogène très stables. Le démantèlement efficace de ces molécules à longue chaîne nécessite généralement des températures plus élevées. Bien que le craquage thermique traditionnel puisse compléter ce processus, il nécessite souvent une grande quantité d'énergie, la composition du produit est complexe et un traitement ultérieur est nécessaire.
Le système de sels fondus peut fournir un environnement de chauffage plus uniforme et favoriser la réaction de scission en chaîne des molécules de plastique. Une fois que le plastique entre dans le système de réaction, les polymères à longue chaîne se fissureront progressivement en hydrocarbures plus courts, formant finalement des produits liquides et gazeux qui pourront être traités et utilisés ultérieurement.
L'un des principaux avantages potentiels de cette technologie est qu'elle peut réduire l'étape de prétraitement très coûteuse du processus de recyclage du plastique. En réalité, les déchets plastiques ne sont souvent pas un seul matériau. Un déchet peut contenir différents types de plastiques, additifs, pigments et autres impuretés. Si chaque matériau devait être trié individuellement, cela augmenterait considérablement le coût de l’installation de recyclage.
L’idée detransformation chimique est différente. Tant que différents plastiques peuvent éventuellement être décomposés dans le même système de réaction, certaines étapes complexes de tri manuel peuvent être ignorées. Cela signifie qu’en théorie, les plastiques mélangés provenant des déchets ménagers, des matériaux d’emballage et d’autres produits de consommation pourraient devenir des matières premières pour ce processus.
Les chercheurs s'intéressent particulièrement au polyéthylène et au polypropylène, car ces deux matériaux représentent une grande proportion des déchets plastiques mondiaux et sont également des matériaux qui rencontrent souvent des problèmes économiques dans les systèmes de recyclage mécanique. Leurs structures chimiques sont relativement stables, ce qui rend difficile leur conversion directe en produits de valeur via un traitement chimique traditionnel à basse température.
En augmentant la réactivité du système de sels fondus, les chercheurs peuvent favoriser la scission de chaînes dans ces polymères stables et convertir des chaînes de polymères qui mesuraient à l'origine des milliers, voire des dizaines de milliers, en molécules plus petites. Ces molécules peuvent en outre être utilisées comme carburant ou matière première pour l’industrie pétrochimique.
L'importance de cette méthode par rapport à la simple incinération du plastique est que le carbone n'est pas immédiatement émis dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone, mais est retenu dans de nouveaux produits chimiques. Si ces produits peuvent réintégrer le système de production industrielle, il est alors possible que le carbone contenu dans le plastique puisse être réutilisé au lieu d'être rejeté d'un seul coup dans l'environnement.
Bien entendu, cela ne signifie pas que les plastiques deviennent automatiquement des « carburants sans carbone » après un tel traitement. Si le produit final est brûlé directement, le carbone qu’il contient restera dans l’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone. Par conséquent, ce type de technologie appartient plus précisément au recyclage chimique et à l’utilisation des ressources des déchets plastiques, et ses avantages environnementaux dépendent largement de la source d’énergie, de l’efficacité de la réaction et de la manière dont le produit final est utilisé.
Les chercheurs doivent également résoudre le problème du recyclage du sel fondu lui-même. Opérer à l’échelle industrielle nécessite de chauffer en continu de grandes quantités de réactifs et de garantir la stabilité du sel fondu sur le long terme. Si le sel fondu se décompose, devient contaminé ou devient moins actif lors d'une utilisation répétée, les coûts d'exploitation peuvent augmenter.
De plus, les vrais déchets plastiques sont bien plus complexes que le plastique pur trouvé en laboratoire. Les déchets réels peuvent contenir des métaux, du papier, du verre, des pigments, des plastifiants, des retardateurs de flamme et d'autres substances organiques et inorganiques. Ces ingrédients peuvent affecter l’efficacité de la réaction ou produire des sous-produits nécessitant un traitement supplémentaire.
Il existe donc encore une certaine distance entre ce type de technologie et une application commerciale à grande échelle. Être capable de prouver en laboratoire qu'un certain plastique peut être transformé efficacement ne signifie pas que les installations industrielles peuvent déjà traiter des dizaines, voire des centaines de tonnes de déchets mélangés à un coût suffisamment faible.
Si ces problèmes peuvent être résolus, le recyclage chimique des sels fondus pourrait devenir un complément important aux systèmes de recyclage mécanique traditionnels. Les déchets fortement contaminés, trop mélangés ou qui ne peuvent pas être transformés en produits plastiques par des moyens traditionnels peuvent être envoyés vers des installations de traitement chimique pour retrouver leur valeur d'usage au niveau moléculaire.
Cet itinéraire change également la compréhension traditionnelle du « recyclage du plastique ». Dans le passé, le recyclage signifiait généralement broyer, nettoyer, fondre, puis fabriquer de nouveaux produits en plastique ; le recyclage chimique est plus proche du « désassemblage et de la réutilisation », qui consiste d'abord à décomposer les polymères en leurs composants chimiques de base, puis à recréer des carburants ou d'autres produits chimiques selon les besoins.
Alors que le problème mondial de la pollution plastique continue de s'intensifier, les scientifiques estiment qu'il est peu probable qu'une seule technologie puisse résoudre tous les problèmes de déchets plastiques à l'avenir. Le recyclage mécanique convient aux plastiques relativement propres et bien définis, tandis que le recyclage chimique peut traiter des déchets mélangés plus complexes, tandis que des matériaux totalement non recyclables peuvent néanmoins nécessiter d'autres méthodes d'élimination.
Si le processus de sel fondu à haute température peut encore améliorer l'efficacité énergétique, réduire les coûts d'équipement et permettre le recyclage du sel fondu et des produits de réaction, alors cette technologie devrait ouvrir une nouvelle voie pour les déchets plastiques, différente des décharges et de l'incinération traditionnelles. Ce qui est vraiment intéressant, ce n'est pas simplement de « transformer le plastique en carburant », mais d'essayer de réutiliser les plastiques qui ont perdu leur valeur de recyclage au niveau moléculaire, en convertissant les déchets à long terme en ressources de carbone qui ont encore une valeur économique.
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