Construire et briser les plastiques avec la lumière
Un chimiste de la TU/e dévoile une technologie révolutionnaire de recyclage en circuit fermé alimentée par des diodes électroluminescentes (DEL).
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Et si le recyclage des Plastiques était aussi simple que d'appuyer sur un interrupteur ? À la TU/e, le professeur adjoint Fabian Eisenreich fait de cette vision une réalité en utilisant la lumière LED pour créer et décomposer une nouvelle classe de plastiques à haute performance. Ce matériau innovant permet un recyclage véritablement circulaire, car ce processus peut être répété à l'infini, sans perte de qualité. Publiée dans l'édition Rising Stars de Advanced Materials, cette recherche marque une percée dans la chimie durable et pourrait remodeler la façon dont nous traiterons les déchets plastiques à l'avenir.
Ahsen Sare Yalin (à gauche), étudiante en doctorat, et Fabian Eisenreich, professeur assistant, ont travaillé ensemble sur une technologie de recyclage en boucle fermée à l'aide d'un photoréacteur.
Roegaya Sabera
L'exposition à la lumière rompt les liaisons chimiques stables dans la chaîne de polymères, ce qui permet de récupérer les éléments constitutifs d'origine.
Fabian Eisenreich
"En fait, nous sommes des concepteurs moléculaires", c'est ainsi qu'Eisenreich se décrit avec ses collègues du groupe de recherche Polymer Performance Materials. Dans leurs laboratoires du département de génie chimique et de chimie, c'est sur ce point que l'accent est mis : Notre ligne de recherche est centrée sur la "conception pour le recyclage". Nous créons de nouveaux polymères pour permettre des stratégies de recyclage innovantes pour les plastiques. Dans le même temps, nous utilisons des matériaux organiques (biosourcés), évitons les substances toxiques et minimisons les déchets pour que l'ensemble du processus soit aussi durable que possible."
La qualité des chaînes de polymères se détériore
Ces polymères sont développés pour permettre un recyclage chimique en boucle fermée, l'objectif ultime du groupe de recherche. "Les plastiques sont généralement constitués de chaînes polymères moulables. En raison de la manière dont les plastiques sont habituellement recyclés - en bref : chauffage, fusion et remodelage - la qualité de ces chaînes polymères se détériore au fil du temps. On ne peut donc pas continuer à le faire indéfiniment, ce qui signifie qu'il faudra de toute façon un jour ou l'autre fabriquer un nouveau plastique".
Le recyclage chimique en boucle fermée est donc l'alternative idéale, selon M. Eisenreich : "Avec la bonne réaction chimique, une chaîne de polymères peut être sélectivement décomposée en ses éléments constitutifs d'origine. Ceux-ci peuvent ensuite être réutilisés pour fabriquer exactement le même polymère, avec des propriétés et une qualité identiques." Pour y parvenir, il faut des polymères conçus pour subir cette réaction précise, d'où l'intérêt des recherches du groupe Polymer Performance Materials.
Séparation sélective d'un polymère par la lumière
Dans ce contexte, M. Eisenreich précise ses propres recherches sur le recyclage photochimique, alimenté par la lumière des DEL. "Fabriquer des polymères à l'aide de la lumière est relativement simple. Mais les casser et les refaire de la même manière, c'est-à-dire les recycler, est beaucoup plus compliqué et constitue donc un tout nouveau domaine de recherche. Le défi consiste à utiliser la lumière pour rompre sélectivement les liaisons chimiques stables au sein du polymère, de manière à récupérer les éléments constitutifs d'origine."
Récemment, Eisenreich et Ahsen Sare Yalin, doctorant en troisième année dans son groupe, ont été les premiers à réussir ce tour de force dans son laboratoire. Il s'agit à juste titre d'une première qui mérite d'être publiée dans l'édition Rising Stars de la revue scientifique de premier plan Advanced Materials. Deux grandes réalisations dont nous pouvons être fiers, mais qui sont également un prélude aux autres avantages de cette nouvelle technologie de recyclage.
L'exposition à la lumière rompt les liaisons chimiques stables dans la chaîne de polymères, ce qui permet de récupérer les éléments constitutifs d'origine. Illustration : Fabian Eisenreich
Remodeler la façon dont nous traitons les déchets plastiques
"Nous considérons qu'il s'agit d'une percée dans le domaine de la chimie durable qui peut modifier la façon dont nous traiterons les déchets plastiques à l'avenir", explique Fabian Eisenreich. "Pour l'instant, notre polymère de conception est encore un matériau de niche et ne convient donc pas aux applications plastiques quotidiennes. Il est plutôt destiné à des utilisations spécialisées, par exemple comme adhésif recyclable qui se lie fortement au verre et à d'autres plastiques."
En fin de compte, la poursuite du développement devrait permettre d'élargir les possibilités d'application. En outre, M. Eisenreich voit un grand potentiel dans la technologie de recyclage en boucle fermée avec la lumière. "Je travaille également sur l'impression 3D de polymères recyclables à l'aide de la lumière, un processus très intéressant. On part d'un matériau liquide qui prend une forme solide dès que la lumière tombe dessus. Ce procédé permet d'imprimer des objets complexes en 3D".
Son but ultime est de réaliser un jour le recyclage photochimique des plastiques traditionnels à l'aide de la seule lumière du soleil. "On n'aurait alors plus besoin d'aucune autre source d'énergie, ce serait vraiment génial ! La percée chimique d'Eisenreich ne jette donc pas seulement une lumière nouvelle sur le recyclage des plastiques, mais aussi sur l'ensemble de son domaine. "Il ne s'agit pas seulement d'un nouveau matériau. C'est une nouvelle voie à suivre.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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