Enfin : Le plastique résistant peut être recyclé
Nouvelle étape : les chercheurs recyclent le Nylon-6 à des températures douces et sans produits chimiques toxiques
Le Nylon-6 est un plastique résistant et non biodégradable qui ne peut être recyclé par les méthodes conventionnelles. Une nouvelle méthode vient d'être présentée par une équipe des États-Unis dans la revue Angewandte Chemie: grâce à un catalyseur trisamido au lanthane facilement accessible, le Nylon-6 peut être dépolymérisé de manière très sélective, presque quantitative, sans solvant et à des températures modérées pour récupérer le monomère, le ε-caprolactame. Les monomères sont retirés séquentiellement d'une extrémité du polymère, tout comme on défait les perles d'une chaîne.
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Le nylon est le tissu dans lequel sont fabriqués les bas. C'est également le matériau de choix pour de nombreuses applications dans des domaines tels que la construction automobile, l'emballage, les infrastructures, les textiles et la pêche. Ses propriétés avantageuses, telles que l'élasticité, la résistance chimique, la haute résistance à la traction et à l'abrasion, font obstacle à sa biodégradabilité. Les filets de pêche en nylon abandonnés, par exemple, représentent environ 10 % des déchets plastiques dans les océans.
Industriellement, la variante Nylon-6 est fabriquée par polymérisation par ouverture de cycle de l'ε-caprolactame à raison de 5 millions de tonnes par an. Le volume du marché devrait atteindre 21,5 milliards de dollars d'ici 2026. Les tas d'ordures augmentent en conséquence, ce qui accroît le danger pour l'environnement et notre santé. En outre, la production de Nylon-6 a une forte empreinteCO2. Le monomère, l'ε-caprolactame, est fabriqué à partir de matières premières d'origine fossile dans un processus coûteux en plusieurs étapes. Sa revalorisation permettrait de préserver les ressources et d'économiser sur les coûts de production et l'énergie. Il existe donc une forte demande d'économie circulaire pour le Nylon-6.
Alors que le recyclage de certains autres plastiques progresse lentement, le Nylon-6 est très difficile à recycler. Il est impossible de le faire fondre pour lui donner une nouvelle forme, car il se décompose partiellement aux températures élevées requises. Il est également impossible de le brûler pour produire de l'énergie, car il forme des composés toxiques comme le cyanure d'hydrogène. Les méthodes précédentes de recyclage des produits chimiques se sont révélées trop complexes et inefficaces ou nécessitent des produits chimiques problématiques.
Une équipe dirigée par Yosi Kratish et Tobin J. Marks de l'université Northwestern (Evanston, États-Unis) et du National Renewable Energy Laboratory (Golden, États-Unis) a mis au point un nouveau procédé catalytique efficace pour le recyclage du nylon-6. Le Nylon-6 est dépolymérisé en ε-caprolactame avec une sélectivité de plus de 95 % et un rendement de plus de 90 %, sans solvants ni produits chimiques toxiques et à la température relativement douce de 240 °C. Les mélanges de polyéthylène, de polypropylène ou de polyéthylène téréphtalate n'interfèrent pas.
Le succès de l'équipe repose sur un catalyseur basé sur des complexes trisamido des métaux des terres rares disponibles dans le commerce. Un complexe de lanthane a démontré la plus grande activité catalytique. Les données expérimentales et les calculs suggèrent un nouveau mécanisme pour la réaction. Dans la première étape, un ion d'hydrogène est retiré d'une liaison amide N-H terminale et le catalyseur est lié de manière covalente au polymère. Ensuite, les unités ε-caprolactame sont séparées une par une de l'extrémité de la chaîne dans un processus de backbiting.
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