Un catalyseur de récupération magnétique non toxique pourrait révolutionner l’industrie du recyclage des plastiques

Dans le post d’aujourd’hui, nous avons eu le plaisir de rencontrer le Dr. Imanol de Pedro del Valle (code ORCID, 0000-0002-6694-9759), actuellement professeur de recherche à l’Université de Cantabrie, ainsi que ses collègues Dr. Israel Cano (0000-0003-3727-9327) et Dr. Carmen Martín (0000-0001-8687-6887), qui occupent actuellement des postes d’assistants doctoraux au Département de Chimie Inorganique de l’Université Complutense de Madrid. Carmen Martín (0000-0001-8687-6887), qui occupent actuellement des postes d’assistants-doctorants au département de chimie inorganique de l’université Complutense de Madrid, pour parler du développement d’un nouveau catalyseur pour la décomposition des matières plastiques ; plus précisément du polymère PET (polyéthylène téréphtalate) dans les monomères de départ, le BHET (bis(2-hydroxyéthyl) téréphtalate).

Ce catalyseur, à fort potentiel industriel, pourrait contribuer à dynamiser l’économie circulaire et la protection de l’environnement. Le résultat de ce travail multidisciplinaire, mené par ces trois chercheurs, a été publié dans Applied Catalysis B : Environmental (I.P 19.5 ; classement 1/50 dans la discipline de la catalyse, avec plus de 40 citations en un an) et la revue C&EN (Chemistry news from around the world) de l’American Chemical Society (ACS), la source la plus fiable de nouvelles et d’informations sur les derniers développements et technologies pour les scientifiques du monde entier, l’a mis en avant comme l’un des 10 articles-brevets les plus populaires au monde en 2020 sur le recyclage des plastiques.  

Interview

Comment avez-vous lancé ce projet et comment avez-vous identifié le besoin d’un processus plus efficace pour le recyclage des plastiques ?

Rien qu’en Europe, environ 65 millions de tonnes de plastiques sont produites chaque année et l’on estime que ce chiffre continuera à augmenter au cours des prochaines décennies. Des deux formes actuelles de recyclage des plastiques, mécanique et chimique, la dernière est la moins utilisée industriellement en raison de son coût économique plus élevé, bien qu’elle soit la plus prometteuse, car il est possible d’obtenir les monomères de base à partir desquels on peut refaire des plastiques de même qualité que les originaux. Ce projet est né avec l’idée d’améliorer le processus chimique industriel dans le secteur du recyclage des plastiques en développant une technique et une technologie innovantes dans ce nouveau secteur industriel. 

Tout a commencé en 2019, lorsqu’une proposition a été faite pour le financement de ce projet triennal dans l’appel d’État pour la R&D&I orientée vers les défis de la société dans le cadre du programme d’État pour la génération de connaissances et le renforcement scientifique et technologique du système de R&D&I. Le projet a été évalué comme étant très prometteur sur le plan scientifique mais non finançable. L’Université de Cantabrie, par le biais de ce que l’on appelle un « projet-passerelle », a accordé une subvention financière de 20% du montant total demandé. C’est grâce à cela que le catalyseur a été conçu et développé. La deuxième étape a consisté à le tester. Pour ce faire, Imanol de Pedro indique qu’il a pu passer deux mois à l’université de Nottingham (Angleterre), au Carbon Neutral Laboratory, grâce au programme de soutien PDI et au soutien du groupe de recherche sur le magnétisme de la matière du département des sciences de la terre et de la physique de la matière condensée de l’UC, où il travaille actuellement. Il y a rencontré le Dr Israel Cano et le Dr Carmen Martin (collègues, amis et partenaires pour un éventuel développement industriel), qui ont dirigé et réalisé les essais. 

Comment le catalyseur magnétique fonctionne-t-il pour décomposer les plastiques ?

Le recyclage chimique ou la dépolymérisation du plastique implique principalement la conversion, la décomposition ou la réduction de la chaîne principale du polymère en unités plus petites telles que des monomères et des oligomères (fragments de chaîne plus grands). Pour diviser ou fragmenter le PET, on utilise l’ajout de certains réactifs ou solvants. Par exemple, si l’on utilise de l’eau, il s’agit d’hydrolyse ; si l’on utilise des acides, il s’agit d’acidolyse ; et si l’on utilise des glycols, il s’agit de glycolyse. C’est dans cette dernière réaction que ce catalyseur a été testé, où sa plus grande innovation est sa facilité de récupération et de réutilisation, basée sur l’application de champs magnétiques. La simplicité de ce procédé améliore considérablement la récupération des catalyseurs actuels, la distillation sous vide ou la centrifugation ; des procédés industriels complexes et coûteux pour l’industrie.

Peut-il être utilisé avec tous les types de plastiques, et avec quels plastiques ce système a-t-il donné les meilleurs résultats ?

La réponse à cette question reste à prouver. Jusqu’à présent, il n’a été appliqué qu’à la glycolyse du PET (le plastique principalement utilisé dans les bouteilles et les emballages alimentaires et le plus utilisé dans le monde). Ce qui est clair, c’est le potentiel de ce nouveau catalyseur, mais aucune conclusion ne peut être tirée sans tests sur d’autres plastiques comme le PVC plastique (chlorure de polyvinyle) ou le PP (polypropylène) entre autres.

Quels sont les développements futurs que ce type de technologie pourrait avoir, et quels sont vos plans de recherche pour l’avenir ?

D’un point de vue appliqué, l’objectif suivant serait de démontrer que la technologie est viable dans les processus préindustriels. Nous sommes actuellement à la recherche d’un investissement financier pour amener cette technologie à une usine pilote.

Du point de vue de la recherche fondamentale, l’amélioration du catalyseur, d’autres types de compositions chimiques du matériau, peuvent améliorer son efficacité énergétique et sa recyclabilité. 

Dans combien de temps cette technologie pourrait-elle être intégrée dans les entreprises de recyclage du plastique ?

L’une des clés est l’investissement. C’est-à-dire la quantité de ressources et de personnes. Avec un financement adéquat, cela peut prendre moins de deux ans. Les résultats d’une usine pilote pourraient être prêts en moins d’un an, car le catalyseur et le procédé sont optimisés et testés en laboratoire.

Quel impact économique la mise en œuvre de cette technologie peut-elle avoir sur une entreprise de recyclage du plastique ?

Aujourd’hui, le recyclage du plastique post-consommation au profit de l’environnement est une obligation, mais c’est aussi une opportunité industrielle. Il existe une inadéquation entre l’offre et la demande pour ce matériau post-consommation, car une fois recyclé et obtenu, son utilisation dans la production d’un nouveau plastique réduit la consommation d’énergie et les émissions de C02 pour la production d’un nouveau plastique.

En outre, nous réduisons la quantité de déchets solides mis en décharge. Au niveau industriel, plusieurs usines de recyclage de plastiques chimiques ont été créées l’année dernière. Il s’agit d’une formidable opportunité de créer de nouvelles entreprises et de nouveaux emplois dans un contexte post-pandémique qui la rend plus essentielle que jamais.

L’économie circulaire est de plus en plus présente dans la société actuelle, cela a-t-il un impact positif sur le domaine de la recherche ?

Le développement de techniques et de technologies innovantes permettant de décomposer les polymères plastiques en monomères de départ, d’assurer la sécurité et la santé des citoyens, de protéger l’environnement et d’améliorer la compétitivité de l’industrie est une priorité du programme-cadre européen de recherche et de développement technologique. Plus précisément, dans le cadre de la stratégie européenne en matière d’économie circulaire, tous les emballages plastiques distribués dans l’UE seront 100 % recyclables d’ici 2030.  Je pense que nous sommes à l’heure pour améliorer la santé de notre planète et que nous pouvons également en tirer des avantages économiques. Le secteur du recyclage des plastiques en Europe est en train de changer, la législation européenne a des exigences plus strictes et il y a une pression sociale des consommateurs pour améliorer la gestion responsable de ces composés.

Comment la numérisation peut-elle contribuer à améliorer l’utilisation des déchets et des matériaux recyclables ?

La numérisation est essentielle dans un monde globalisé. Nous devons faire en sorte que chaque déchet soit un support économique et qu’il nous soit transmis en termes d’argent, et la numérisation facilitera ce processus en permettant de générer plus facilement des contacts commerciaux.

De plus, cela peut être transféré non seulement à l’environnement des entreprises, mais aussi au niveau de la rue. Grâce à la numérisation, de nouveaux domaines peuvent être couverts et de nombreuses connaissances peuvent être partagées, ce qui permet une large diffusion. 

Les principales publications du secteur ont souligné que le catalyseur était l’un des produits les plus innovants et les plus efficaces dans le domaine du recyclage des plastiques. Comment l’équipe a-t-elle obtenu cette reconnaissance ?

Les félicitations sont toujours appréciées, c’est indéniable.  Mais la chose la plus importante pour nous est de faire notre part pour arrêter la propagation du plastique. Si nous ne le faisons pas, la Terre s’éteindra dans quelques années. Elle se rétablira ensuite comme lors des 5 dernières grandes extinctions. Même s’il lui faut 10 millions d’années pour s’en remettre, c’est une bagatelle par rapport aux 4,543 milliards d’années de son existence. Actuellement, moins de 30 % seulement des plastiques recyclés sont réutilisés. Les brûler ou les envoyer à la décharge ne les fait pas disparaître ; le plastique met des milliers d’années à se dégrader. Il ne s’agit plus de nous… nous accumulons de plus en plus de microplastiques dans notre corps, mais… Quel genre de monde voulons-nous laisser à nos enfants ? Un monde plein de plastiques, ou un monde plein d’arbres ?

Chez ScrapAd, nous sommes ravis d’avoir pu parler de ce nouveau catalyseur, et de vous apporter des informations sur le recyclage du futur. Découvrez notre plateforme d’achat et de vente de ferraille et d’autres matériaux recyclables, et aussi notre blog où nous parlons du code de recyclage du plastique.