Une nouvelle approche en matière de plastiques durables
Désormais, des chercheurs améliorent l'empreinte environnementale du polystyrène grâce à des additifs innovants
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Le polystyrène est l'un des Plastiques les plus importants au monde, mais il est encore considéré comme loin d'être durable. Sa production repose sur des ressources fossiles, nécessite d'importantes quantités d'énergie et ce matériau est rarement recyclé. Une équipe de recherche dirigée par le Helmholtz-Zentrum Hereon a désormais mis au point un polystyrène alternatif qui contient des matières premières renouvelables, peut être produit de manière économe en énergie et est biodégradable. Les résultats ont récemment été publiés dans la revue Chem Circularity.
Le polystyrène est utilisé dans les emballages de protection des téléviseurs et des appareils électroniques, dans les moulures décoratives et les plinthes pour l’aménagement intérieur, ainsi que dans les boîtes de Pétri. C’est l’un des plastiques les plus importants au monde, avec près de 20 millions de tonnes produites chaque année. Ce matériau est principalement issu du pétrole brut et est rarement recyclé. Le polystyrène vierge est souvent moins cher que le matériau recyclé, ce qui signifie que les produits usagés sont généralement incinérés ou mis en décharge. Comme beaucoup d’autres plastiques, le polystyrène résiste très bien à la dégradation dans l’environnement.
Des chercheurs ont désormais mis au point une version plus durable du polystyrène. « La combinaison de matières premières renouvelables, d’une consommation d’énergie réduite et d’une meilleure recyclabilité représente une avancée majeure », explique Phannaro Nhem, doctorant qui prépare actuellement sa thèse sous la direction de la professeure Francesca Toma, directrice de l’Institut des matériaux fonctionnels pour le développement durable (Institute of Functional Materials for Sustainability) de Hereon. Ce projet a également réuni des chercheurs de la BTU Cottbus-Senftenberg, de l’Université libre de Berlin et de l’Université Helmut Schmidt de Hambourg.
50 % de matières premières renouvelables
Le polystyrène conventionnel est produit en liant chimiquement des molécules de styrène pour former un matériau plastique. Au cours de ce processus, les molécules de styrène forment un polymère rigide, et le récipient de réaction doit être chauffé. L’équipe de recherche a complété le styrène avec un composé chimique, l’anhydride itaconique, qui peut être produit par fermentation de glucides d’origine végétale tels que le sucre. Le polystyrène ainsi obtenu contient environ 50 % de cette matière première d’origine biologique.
Le processus de fabrication a également été rendu plus économe en énergie. Au lieu d’utiliser des cuves de réaction chauffées, les chercheurs ont eu recours au rayonnement micro-ondes comme source de chaleur. « C’est similaire à une cuisine domestique. Chauffer des aliments sur une cuisinière prend du temps et consomme beaucoup d’énergie. Les micro-ondes sont bien plus rapides », explique Phannaro Nhem. « La technologie des micro-ondes n’est pas encore largement adoptée dans la synthèse des polymères », précise Francesca Toma. « Cependant, nos résultats suggèrent qu’elle pourrait devenir une alternative plus économe en énergie pour les procédés de polymérisation contrôlée. »
Des points de rupture intégrés pour le recyclage
L’équipe a également incorporé le composé DOT dans le matériau. Ces molécules de DOT agissent comme des points de rupture délibérément intégrés au sein du réseau polymère, permettant au matériau d’être décomposé chimiquement en fragments plus petits à la fin de son cycle de vie. « Contrairement au polystyrène classique, notre matériau peut être fragmenté en petits morceaux », explique Nhem. Ces fragments plus petits peuvent ensuite faire l’objet d’un traitement chimique supplémentaire. Les bactéries sont également capables de métaboliser ces fragments, alors qu’elles ne peuvent pas dégrader la structure fortement réticulée du polystyrène classique.
« Ce nouveau polymère a été développé selon le principe de la conception en vue de la dégradation, ce qui signifie qu’il est conçu pour se décomposer de manière contrôlée à la fin de sa durée de vie », ajoute Francesca Toma. « Cela ouvre la voie au polystyrène vers des cycles de matériaux fermés et une économie circulaire. » Les premiers essais ont montré que le matériau peut être mis en œuvre à l’aide d’équipements de moulage par injection classiques. À l’aide de leur installation actuelle à l’échelle du laboratoire, les chercheurs ont produit des boîtes de Pétri miniatures d’une taille approximative équivalente à celle d’une pièce d’un euro. À l’avenir, cependant, un large éventail d’applications pourrait être envisagé. Des études préliminaires menées avec des cellules souches humaines indiquent également que ce matériau est biocompatible et offre des performances équivalentes à celles du polystyrène disponible dans le commerce pour les applications de culture cellulaire.
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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