Les matières plastiques multicouches sont omniprésentes dans les emballages alimentaires et médicaux, d’autant additionally que les polymères stratifiés peuvent conférer à ces films des propriétés spécifiques, telles que la résistance à la chaleur ou le contrôle de l’oxygène et de l’humidité. Mais malgré leur utilité, ces plastiques omniprésents sont impossibles à recycler avec les méthodes conventionnelles.




Environ 100 thousands and thousands de tonnes de thermoplastiques multicouches – chacune composée de 12 couches de différents polymères – sont produites chaque année dans le monde. Quarante pour cent de ce overall sont des déchets provenant du processus de fabrication lui-même, et comme il n’y avait aucun moyen de séparer les polymères, presque tout ce plastique finit dans des décharges ou des incinérateurs.

Un nouveau processus de recyclage à base de solvants pourrait réduire des thousands and thousands de tonnes de déchets plastiques

Désormais, les ingénieurs de l’Université du Wisconsin-Madison ont mis au stage une méthode de récupération des polymères de ces matériaux à l’aide de solvants, une system qu’ils ont baptisée le traitement de récupération et de précipitation ciblée par solvant (STRAP). Leur preuve de notion est détaillée aujourd’hui (20 novembre 2020) dans la revue Science Advancements.


En utilisant une série de lavages au solvant guidés par des calculs thermodynamiques de la solubilité des polymères, les professeurs UW-Madison de génie chimique et biologique George Huber et Reid Van Lehn et leurs étudiants ont utilisé le processus STRAP pour séparer les polymères dans un plastique industrial composé de matériaux de stratification courants. le polyéthylène, l’éthylène alcool vinylique et le polyéthylène téréphtalate.

Le résultat ? Les polymères séparés semblent chimiquement similaires à ceux utilisés pour fabriquer le movie initial.

L’équipe espère maintenant utiliser les polymères récupérés pour créer de nouvelles matières plastiques, démontrant que le processus peut aider à fermer la boucle de recyclage. En particulier, cela pourrait permettre aux fabricants de plastiques multicouches de récupérer les 40 pour cent de déchets plastiques produits lors des processus de manufacturing et d’emballage.

« Nous l’avons démontré avec un plastique multicouche », déclare Huber. « Nous devons essayer d’autres plastiques multicouches et nous devons faire évoluer cette technologie. »

Au fur et à mesure que la complexité des plastiques multicouches augmente, la difficulté d’identifier les solvants qui peuvent dissoudre chaque polymère augmente également. C’est pourquoi STRAP s’appuie sur une approche de calcul utilisée par Van Lehn appelée le modèle de criblage de form conducteur pour les solvants réalistes (COSMO-RS) pour guider le processus.

COSMO-RS est capable de calculer la solubilité des polymères cibles dans des mélanges de solvants à des températures variables, réduisant ainsi le nombre de solvants potentiels qui pourraient dissoudre un polymère. L’équipe peut ensuite explorer expérimentalement les solvants candidats.

« Cela nous permet de nous attaquer à ces systèmes beaucoup in addition complexes, ce qui est nécessaire si vous voulez réellement faire une brèche dans le monde du recyclage », déclare Van Lehn.

L’objectif est de développer à terme un système de calcul qui permettra aux chercheurs de trouver des combinaisons de solvants pour recycler toutes sortes de plastiques multicouches. L’équipe espère également examiner l’impact environnemental des solvants qu’elle utilise et établir une foundation de données de solvants verts qui leur permettra de mieux équilibrer l’efficacité, le coût et l’impact environnemental des différents systèmes de solvants.

Le projet découle de l’expertise d’UW-Madison en catalyse. Pendant des décennies, les chercheurs en génie chimique et biologique de l’université ont mis au level des réactions à base de solvants pour convertir la biomasse – comme le bois ou les déchets agricoles – en produits chimiques utiles ou en précurseurs de carburant. Une grande partie de cette knowledge se traduit également par le recyclage des polymères à foundation de solvants.

L’équipe poursuit ses recherches sur le traitement STRAP par le biais du nouveau centre multi-universitaire sur le recyclage chimique des déchets plastiques, dirigé par Huber. Les chercheurs du centre financé par le département américain de l’Énergie de 12,5 tens of millions de bucks étudient plusieurs voies chimiques pour la récupération et le recyclage des polymères.

Cette recherche a été financée par une subvention du Département américain de l’énergie (DE-SC0018409).