Une membrane en plastique recyclé aide à nettoyer les déchets

Les biosolvants d'origine végétale permettent la conversion durable des déchets plastiques en matériaux de membrane précieux

10.02.2023 - Arabie Saoudite

Les déchets plastiques peuvent être utilisés comme matière première pour fabriquer des membranes poreuses à haute performance. Celles-ci pourraient ensuite être utilisées dans l'industrie chimique pour la séparation économe en énergie de mélanges chimiques complexes ou pour nettoyer les flux de déchets, ce qui renforcerait encore l'attrait environnemental du processus.

© 2023 KAUST; Morgan Bennett Smith.

Une membrane microporeuse hydrophobe fabriquée à partir de déchets plastiques pourrait rendre les séparations chimiques industrielles plus respectueuses de l'environnement.

Les membranes polymères pourraient être d'excellents partenaires pour relever de nombreux défis en matière de durabilité, explique Malinalli Ramírez Martínez, un étudiant en doctorat qui a dirigé les recherches dans le groupe de Suzana Nunes à KAUST. Grâce à leur structure poreuse à perméabilité sélective, elles peuvent réduire l'empreinte environnementale des séparations industrielles, contribuer au traitement des effluents et permettre l'accès à l'eau douce, explique-t-elle.

"Cependant, les méthodes traditionnelles de fabrication des membranes utilisent principalement des matériaux fossiles non renouvelables, ce qui a un impact négatif sur l'environnement et contredit les avantages de la durabilité", explique Mme Ramírez Martínez.

"Nous avons voulu aller plus loin dans la durabilité des membranes polymères en remplaçant certains des matériaux conventionnels utilisés pour leur fabrication par des solvants biosourcés et des déchets plastiques, en suivant les principes de l'économie circulaire et de la chimie verte."

Les plastiques polyoléfines représentent près de la moitié de tous les articles mis au rebut dans les flux de déchets plastiques. "Les polyoléfines sont très populaires en raison de leur faible coût et de leur grande stabilité thermique et chimique", explique Ramírez Martínez. "Nous les retrouvons dans les emballages alimentaires, les sacs réutilisables, les bouteilles de shampoing, les jouets et bien d'autres produits."

Ces mêmes propriétés rendent les polyoléfines attrayantes pour la production de membranes microporeuses hydrophobes destinées à la purification du pétrole et à d'autres processus de purification industrielle. "Toutefois, les principaux défis de la transformation des polyoléfines en membranes poreuses sont les températures élevées requises pour les dissoudre - généralement entre 140 et 250 degrés Celsius - et la gamme limitée de solvants pouvant être utilisés, la plupart à base de combustibles fossiles."

L'équipe vient de montrer que deux solvants biosourcés peuvent améliorer considérablement la durabilité de ce processus. "Nous avons découvert que les terpènes - des solvants renouvelables naturellement abondants dérivés de la biomasse non alimentaire - pouvaient dissoudre les polyoléfines à seulement 130 degrés Celsius", explique Ramírez Martínez. "Ensuite, en utilisant ces solvants, nous avons réussi à fabriquer des membranes en polypropylène à partir de déchets plastiques d'emballages alimentaires, transformant ainsi des plastiques à usage unique en matériaux de haute performance."

Ces membranes se sont révélées adeptes de la séparation des émulsions eau dans l'huile qui peuvent être générées par certains procédés industriels. "Les valeurs de rejet et la pureté de l'huile que nous avons enregistrées étaient comparables aux membranes de pointe rapportées dans la littérature", indique Ramírez Martínez. "Nous considérons comme une grande réussite d'avoir prouvé que les membranes préparées à partir de déchets plastiques peuvent avoir des performances compétitives par rapport à celles fabriquées à partir de matériaux vierges."

Nunes note également l'applicabilité plus large de ce travail. "Les polyoléfines ne sont solubles que dans quelques solvants tels que la décaline. Trouver des alternatives aux solvants, en particulier les solvants biosourcés, n'est pas seulement pertinent pour la fabrication des membranes", ajoute-t-elle.

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