Des chercheurs de l’Université métropolitaine de Tokyo ont développé un nouveau procédé chimique qui recycle les polyesters, y compris le PET des bouteilles en plastique, en morpholinamide, un élément constitutif précieux et polyvalent qui peut être utilisé pour synthétiser une large gamme de composés. La réaction est à haut rendement, sans déchets, ne nécessite aucun produit chimique nocif et est facilement évolutive. L’équipe a réussi à sortir du cycle de recyclage en boucle fermée, souvent coûteux, des déchets plastiques et à remonter vers le haut, produisant ainsi des produits de plus grande valeur.
Recyclage et upcycling traditionnels
Dans la lutte contre les déchets plastiques, le recyclage joue un rôle essentiel. Mais à quel prix ? Dans le cas du recyclage du polyester, qui inclut le polyéthylène téréphtalate (PET) dans les bouteilles en plastique, l'électricité est souvent nécessaire pour amener les réactions chimiques requises à des températures suffisamment élevées, ou des conditions fortement alcalines sont nécessaires pour créer des déchets chimiques. Enfin, le composé intermédiaire obtenu est utilisé pour fabriquer le même produit. Non seulement cela constituerait un gaspillage, mais ce serait également économiquement irréalisable.
C’est de là que vient le cycle « ascendant ». Les scientifiques se sont efforcés de briser ce cycle fermé et de créer des composés à partir de déchets plastiques plus précieux et plus utiles à la société. Les programmes « en boucle ouverte » comme celui-ci constituent un élément important d’une stratégie pratique visant à nous aider à passer à une société verte.
Percées dans les transformations chimiques
Aujourd'hui, une équipe de recherche dirigée par le professeur agrégé Yohei Ogiwara et le professeur Mitsuhiro Nomura de l'Université métropolitaine de Tokyo a proposé une méthode qui ne génère presque aucun déchet pour convertir le polyester en un élément de base multifonctionnel pouvant être converti en une variété de composés précieux. Ils ont utilisé un solvant peu coûteux appelé morpholine et une petite quantité d’un catalyseur à base de titane pour convertir le polyester en morpholinoamide. Non seulement ils peuvent être convertis en composés intermédiaires qui produisent davantage de polyester (recyclage), mais ils peuvent également réagir facilement pour produire des cétones, des aldéhydes et des amines, toutes des familles importantes de produits chimiques qui peuvent être utilisés pour fabriquer une multitude d’autres composés plus précieux (upcyclage).
Le nouveau procédé ne nécessite aucun réactif coûteux ni conditions difficiles et ne produit pratiquement aucun déchet chimique. Les rendements sont très élevés et tout solvant n’ayant pas réagi peut être facilement récupéré. Ils ont également constaté que seule une petite quantité de catalyseur était nécessaire pour conduire la réaction à une vitesse raisonnable, et qu’il suffisait pour isoler le produit d’une simple filtration. Un point clé souligné par l’équipe de recherche est que la réaction principale se produit à pression normale, ce qui signifie qu’aucun récipient ou équipement de réaction spécial n’est requis. Cela rend la réaction facilement évolutive, même en laboratoire. L’équipe de recherche l’a prouvé en extrayant 50 grammes de PET d’une véritable bouteille de boisson en PET, en la faisant réagir avec de la morpholine et en obtenant plus de 70 grammes de morpholinamide, avec un rendement de 90 %.
Impact et potentiel futur
Alors que le problème mondial des déchets plastiques s’aggrave, de nouvelles stratégies audacieuses sont nécessaires pour lutter contre le plastique et le réintégrer dans la société. En tant qu'option de recyclage peu coûteuse et sans déchets, les découvertes de l'équipe pourraient bientôt être appliquées pour convertir les déchets de polyester en produits chimiques spécialisés.