Des chercheurs transforment de l'acide de batterie de voiture récupéré et des déchets plastiques en hydrogène propre
La méthode de photoreformage cible les plastiques difficiles à recycler tels que le nylon et le polyuréthane, que les technologies actuelles de recyclage ne peuvent pas traiter
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Des chercheurs ont mis au point un réacteur solaire qui décompose les déchets plastiques difficiles à recycler, tels que les bouteilles de boisson, les textiles en nylon et les mousses de polyuréthane, en utilisant de l'acide récupéré à partir de vieilles batteries de voiture et en le convertissant en carburant hydrogène propre et en produits chimiques industriels de grande valeur.
Erwin Reisner et Kay Kwarteng
Beverly Low
Le réacteur, mis au point par des chercheurs de l'université de Cambridge, est alimenté par l'énergie solaire et pourrait constituer une alternative moins coûteuse et plus durable aux méthodes actuelles de recyclage à base de produits chimiques. L'équipe affirme que sa méthode pourrait créer un système circulaire dans lequel un flux de déchets en résoudrait un autre. Leurs résultats sont publiés dans la revue Joule.
La production mondiale de plastique s'élève à plus de 400 millions de tonnes par an, mais seuls 18 % sont recyclés. Le reste est brûlé, mis en décharge ou s'infiltre dans les écosystèmes. Les chercheurs affirment que leur méthode, connue sous le nom de photoreformage d'acide à l'énergie solaire, pourrait faire partie de la solution à la montagne mondiale de déchets plastiques.
Les chercheurs ont mis au point un photocatalyseur suffisamment robuste pour résister aux effets hautement corrosifs de l'acide, tout en faisant un usage productif de l'acide contenu dans les batteries de voiture usagées, qui est normalement neutralisé et mis au rebut.
"Cette découverte est presque accidentelle", a déclaré le professeur Erwin Reisner, du département de chimie Yusuf Hamied de Cambridge, qui a dirigé la recherche. "Nous pensions que l'acide était totalement interdit dans ces systèmes à énergie solaire, car il dissoudrait tout. Mais notre catalyseur ne l'a pas fait et, soudain, un tout nouveau monde de réactions s'est ouvert.
"Les acides sont utilisés depuis longtemps pour briser les plastiques, mais nous n'avions jamais eu de photocatalyseur bon marché et évolutif capable de les supporter", a déclaré l'auteur principal Kay Kwarteng, candidat au doctorat dans le groupe de recherche de Reisner, qui a mis au point le photocatalyseur. "Une fois ce problème résolu, les avantages de ce type de système sont devenus évidents.
La méthode mise au point par Kwarteng, Reisner et leurs collègues traite d'abord les déchets plastiques avec l'acide résiduel de la batterie de voiture, brisant les longues chaînes de polymères en éléments chimiques tels que l'éthylène glycol, que le photocatalyseur convertit ensuite en hydrogène et en acide acétique (le principal ingrédient du vinaigre) lorsqu'il est exposé à la lumière du soleil.
Lors d'essais en laboratoire, le réacteur a généré des rendements élevés en hydrogène et produit de l'acide acétique avec une grande sélectivité. Il a également fonctionné pendant plus de 260 heures sans aucune perte de performance.
L'approche fonctionne pour de nombreux types de déchets plastiques, même ceux qui sont actuellement difficiles à recycler, comme le nylon et le polyuréthane. Il s'agit d'une véritable avancée par rapport aux technologies actuelles de recyclage qui ne couvrent pas les plastiques autres que le PET.
L'approche ne fonctionne pas seulement avec un nouvel acide de qualité laboratoire, mais aussi avec l'acide récupéré des batteries de voiture. Ces batteries contiennent entre 20 et 40 % d'acide en volume et sont remplacées en grand nombre chaque année dans le monde entier. Le plomb contenu dans ces batteries est généralement extrait pour être revendu, mais l'acide crée des déchets supplémentaires une fois qu'il est neutralisé en toute sécurité.
"Il s'agit d'une ressource inexploitée", a déclaré M. Kwarteng. "Si nous pouvons collecter l'acide avant qu'il ne soit neutralisé, nous pourrons l'utiliser encore et encore pour décomposer les plastiques : c'est une véritable opération gagnant-gagnant, qui évite le coût environnemental de la neutralisation de l'acide, tout en l'utilisant pour produire de l'hydrogène propre.
Les chercheurs affirment que leur méthode offre une réduction potentielle des coûts d'un ordre de grandeur par rapport à d'autres approches de photoreformage, principalement parce que l'acide permet d'augmenter les taux de production d'hydrogène et peut être réutilisé au lieu d'être consommé ou gaspillé.
Selon M. Kwarteng, bien qu'il reste des défis à relever, comme celui de s'assurer que les réacteurs peuvent résister à des conditions corrosives, la chimie fondamentale est solide. "Ces acides sont déjà manipulés en toute sécurité dans l'industrie. "La question qui se pose maintenant est celle de l'ingénierie : comment construire des réacteurs capables de fonctionner en continu et de traiter des déchets réels ?
Les chercheurs affirment que leur approche ne remplacera pas le recyclage conventionnel, mais qu'elle pourrait le compléter en traitant les plastiques contaminés ou mélangés qui n'ont actuellement aucune voie de réutilisation viable.
"Nous ne promettons pas de résoudre le problème mondial des plastiques", a déclaré M. Reisner. "Mais cela montre comment les déchets peuvent devenir des ressources. Le fait que nous puissions créer de la valeur à partir de déchets plastiques en utilisant la lumière du soleil et de l'acide de batterie mis au rebut en fait un processus très prometteur".
L'équipe prévoit de commercialiser ce procédé avec le soutien de Cambridge Enterprise, la branche innovation de l'université, et avec un compte d'accélération de l'impact de l'UKRI. La recherche a été soutenue en partie par le Cambridge Trust, la Royal Academy of Engineering, le Leverhulme Trust, le Isaac Newton Trust et le Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), qui fait partie du UK Research and Innovation (UKRI). Erwin Reisner est membre du St John's College de Cambridge. Kay Kwarteng est membre du Churchill College, Cambridge.
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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