La nouvelle technologie est une étape clé vers des gains importants dans le recyclage des plastiques
Les chercheurs ont franchi une étape clé pour élargir considérablement la gamme de plastiques pouvant être recyclés.
Les scientifiques ont franchi une étape clé pour élargir considérablement la gamme de plastiques pouvant être recyclés. L’étude, qui a été dirigée par le National Renewable Energy Laboratory (NREL) du Département américain de l’énergie et comprend un membre du corps professoral du Collège d’ingénierie de l’Oregon State University (OSU), sera publiée aujourd’hui (13 octobre) dans la revue La science.
Cette percée est importante car les déchets plastiques sont un énorme problème à la fois dans le monde et aux États-Unis. En fait, seulement environ 5 % du plastique usagé est recyclé aux États-Unis, selon NREL.
Les matériaux d’emballage, les conteneurs et autres objets jetés remplissent les décharges et polluent l’environnement à un rythme incroyablement rapide. Selon le NREL, les scientifiques estiment que d’ici 2050, l’océan contiendra plus de plastique en poids que de poissons.
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, une méthode lancée il y a une décennie 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 car les polymères doivent souvent être séparés avant de pouvoir être recyclés.
« 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 scientifiques ont appliqué le processus à un mélange de trois plastiques courants :[{ » attribute= » »>polystyrene, used in disposable coffee cups; polyethylene terephthalate, the basis for carpets, polyester clothing and single-use beverage bottles; and high-density polyethylene, used in milk jugs and many other consumer plastics.
The oxidation process broke down the plastics into a mixture of compounds including benzoic acid, terephthalic acid, and dicarboxylic acids that, in the absence of the engineered soil microbe, would require advanced and costly separations to yield pure products.
The researchers engineered the microbe, Pseudomonas putida, to biologically funnel the mixture into one of two products – polyhydroxyalkanoates, an emerging form of biodegradable bioplastics, and beta-ketoadipate, which can be used in the manufacture of performance-advantaged nylon.
Trying the process with other types of plastics including polypropylene and polyvinyl chloride will be the focus of upcoming work, the researchers said.
“The chemical catalysis process we have used is just a way of accelerating a process that occurs naturally, so instead of degrading over several hundred years, you can break down these plastics in hours or minutes,” said co-author Kevin Sullivan, a postdoctoral researcher at NREL.
Reference: “Mixed plastics waste valorization through tandem chemical oxidation and biological funneling” 13 October 2022, Science.
DOI: 10.1126/science.abo4626
Funding was provided by the U.S. Department of Energy’s Advanced Manufacturing Office and Bioenergy Technologies Office, and the work was performed as part of the BOTTLE Consortium.
Scientists from the Massachusetts Institute of Technology (MIT), the University of Wisconsin-Madison, and Oak Ridge National Laboratory also took part in the study.
NREL is the U.S. Department of Energy’s primary national laboratory for renewable energy and energy efficiency research and development. It is operated for the department by the Alliance for Sustainable Energy, LLC.