Un nouveau processus de recyclage donne une nouvelle vie aux vieux plastiques : des chercheurs décomposent et reconstruisent le polyuréthane pour fabriquer une nouvelle mousse

29 août 2023

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par l'Université Northwestern

Les plastiques polyuréthane sont omniprésents, utilisés partout, des matelas aux chaussures. Mais une fois que ces produits ne sont plus recherchés, ces matériaux jonchent les décharges et les océans du monde entier.

Aujourd'hui, un groupe de chercheurs de l'Université Northwestern a développé une nouvelle méthode de recyclage des mousses de polyuréthane, l'un des types de plastique les plus courants, qui utilise des catalyseurs non toxiques et plus écologiques, comme décrit dans un article publié le 27 août dans la revue Macromolecules.

Le processus implique des réactions chimiques qui simultanément retraitent et « reforment » le polyuréthane après chauffage en présence d'un catalyseur à base de zirconium et d'un agent moussant. La mousse recyclée a conservé sa durabilité et son intégrité structurelle et chimique. Le processus est décrit dans un article connexe publié plus tôt ce mois-ci dans la revue Advanced Materials.

William Dichtel, professeur de chimie Robert L. Letsinger au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern, a dirigé l'équipe de recherche et a qualifié cette découverte révolutionnaire de "avancée majeure". Lorsque des plastiques ayant un cycle de vie circulaire sont produits, ils deviennent un élément important de l’économie du futur.

"Les types de polymères qui nécessitent cette approche catalytique sont appelés thermodurcis ou polymères réticulés", a déclaré Dichtel, professeur affilié à l'Institut Paula M. Trienens de Northwestern pour la durabilité et l'énergie. "Les thermodurcissables sont importants en raison de leur durabilité et de leur stabilité supérieures, mais ces propriétés se font au détriment de la recyclabilité. De nouvelles méthodes de recyclage des thermodurcissables réduiront les émissions de gaz à effet de serre, économiseront de l'énergie et diminueront l'utilisation des décharges."

Ce « cycle de vie circulaire » fait référence aux matériaux qui sont retraités ou refabriqués avec une perte minimale de qualité et de valeur, plutôt que d'être utilisés une seule fois et jetés ou détruits.

Le recyclage traditionnel du plastique polymère consiste à faire fondre le plastique puis à le couler pour un nouvel usage. Mais les plastiques plus durables, comme les polyuréthanes provenant des isolants en mousse pulvérisée, des intérieurs de voitures et des types de vêtements, ne fondent pas en raison de leur structure réticulée.

Dichtel et son équipe ont développé une méthode pour recycler et remodeler les produits en mousse de polyuréthane existants en incorporant un catalyseur à base de zirconium dans le matériau après l'avoir mélangé en morceaux plus petits à l'aide d'un mélangeur de cuisine. Ils utilisaient auparavant des catalyseurs à base d’étain pour ce processus, mais ces catalyseurs sont trop toxiques pour être explorés davantage.

Lorsque le polyuréthane est chauffé, le catalyseur au zirconium réorganise ses liaisons et permet de remodeler le matériau. Dans le même temps, une substance appelée agent moussant génère de nouvelles bulles de gaz, qui sont piégées dans le plastique. De cette manière, l’ancienne mousse polyuréthane, généralement utilisée une seule fois, est transformée en une nouvelle mousse remodelée.

La découverte s'appuie sur les recherches antérieures de Dichtel qui ont établi un moyen de recycler la mousse de polyuréthane en plastiques solides. Ces résultats constituent une étape importante vers la circularité du polyuréthane ; cependant, les produits en plastique solide fabriqués dans le cadre de l’étude ne sont pas utilisés commercialement. La capacité de recycler une mousse dans un autre produit en mousse semble être bien plus importante et a été rendue possible grâce à une collaboration clé avec des scientifiques de BASF, un important producteur de polyuréthane.

Les implications de la nouvelle technique sont mondiales, selon l'étude. La découverte pourrait être appliquée aux produits en mousse de polyuréthane post-consommation ou aux déchets plastiques industriels inutilisés.