Une équipe de recherche de l'Université d'Adélaïde en Australie a récemment publié une nouvelle étude indiquant que les chercheurs explorent de nouvelles façons d'utiliser l'énergie solaire pour convertir les déchets plastiques en hydrogène, gaz de synthèse et autres produits chimiques industriels, essayant de relever simultanément les deux défis mondiaux de la pollution plastique et de l'énergie propre. Cette recherche a été dirigée par Xiao Lu, doctorant à l'Université d'Adélaïde, et les résultats pertinents ont été publiés dans « Chem Catalysis ».
Les recherches soulignent que la production annuelle mondiale de plastique dépasse les 500 millions de tonnes, dont des millions de tonnes finissent dans l’environnement naturel. Dans le même temps, alors que la pression mondiale en faveur de la réduction des émissions continue de croître, il devient de plus en plus urgent de trouver des solutions énergétiques propres capables de remplacer les combustibles fossiles. Dans ce contexte, l’équipe de recherche estime que les plastiques riches en carbone et en hydrogène ne doivent pas seulement être considérés comme un fardeau environnemental, mais peuvent également être redéfinis comme une ressource exploitable.
Selon les chercheurs, cette voie technique est appelée « reformage de la lumière solaire ». Le principe de base consiste à utiliser des matériaux photocatalytiques sensibles à la lumière pour décomposer les plastiques à des températures relativement basses et, ce faisant, générer de l'hydrogène et d'autres produits chimiques de valeur industrielle. Parmi eux, l’hydrogène est largement considéré comme l’un des carburants propres les plus importants car il ne produit pratiquement aucune émission en fin d’utilisation.
Cette méthode nécessite moins d’énergie que la division traditionnelle de l’eau pour produire de l’hydrogène, car les matières plastiques sont plus sensibles à l’oxydation. L'équipe de recherche a déclaré que cette fonctionnalité signifie que la technologie pourrait être plus réaliste et réalisable pour une application à grande échelle dans le futur. Les résultats de recherches récentes montrent que certains systèmes ont non seulement atteint une efficacité élevée de production d'hydrogène, mais peuvent également générer simultanément des hydrocarbures dans les gammes de l'acide acétique et du diesel ; certains appareils ont même fonctionné en continu pendant plus de 100 heures et ont montré une amélioration continue de leur stabilité et de leur efficacité.
Cependant, les chercheurs admettent également que cette technologie est encore loin d’être largement mise en œuvre. L’un des principaux obstacles réside dans la complexité de la composition des déchets plastiques. Différents types de plastiques se comportent différemment au cours du processus de conversion, et les additifs tels que les colorants et les stabilisants peuvent également interférer avec le processus de réaction. Par conséquent, pour améliorer les performances globales et la qualité du produit final, des liens efficaces de classification et de prétraitement sont toujours indispensables.
En outre, la manière de concevoir des photocatalyseurs plus performants est également l’un des axes de recherche actuels. L'équipe de recherche a souligné que ces matériaux doivent non seulement avoir une sélectivité élevée, mais doivent également maintenir leur durabilité dans des environnements chimiques complexes et difficiles pour éviter une dégradation de leur efficacité au fil du temps. Selon les chercheurs, il existe encore un écart évident entre les résultats actuels en laboratoire et les applications réelles. Des catalyseurs plus robustes et des conceptions de systèmes plus matures seront nécessaires à l’avenir pour permettre à cette technologie de répondre aux exigences de l’industrialisation en termes d’efficacité et d’économie.
Outre le processus de réaction lui-même, la séparation des produits constitue également un problème majeur. Étant donné que le processus produit souvent un mélange de gaz et de liquides, la purification ultérieure nécessite souvent plus d'énergie, affaiblissant ainsi les performances globales en matière de durabilité. Pour résoudre ces problèmes, les chercheurs recommandent une approche plus systématique et plus complète qui combine la conception de catalyseurs, l'ingénierie des réacteurs et l'optimisation globale du système, et explore plus en détail les réacteurs à flux continu, les systèmes couplant l'énergie solaire à l'énergie thermique ou électrique et les méthodes de surveillance des processus de plus haut niveau.
L'équipe de recherche décrit également la future voie d'amplification de cette technologie, visant à atteindre une efficacité énergétique plus élevée au cours des prochaines années et à promouvoir le développement du système vers un fonctionnement industriel continu. Les chercheurs affirment qu'avec une innovation continue, la technologie solaire de « transformation du plastique en carburant » devrait jouer un rôle important dans la construction d'un avenir durable et à faible émission de carbone.