La Chaleur et les Bactéries Recyclent les Plastiques

La chaleur et les bactéries recyclent les plastiques mélangés en produits chimiques utiles. Des mélanges de plastiques, normalement un casse-tête à recycler, ont été décomposés en ingrédients chimiques utiles et plus petits dans un processus en deux étapes, rapporté dans Science le 13 octobre.

Le problème des plastiques

Le problème des plastiques auquel est confronté le monde est exacerbé par la difficulté de recycler ces produits robustes. Bien que des techniques chimiques existent pour hacher leurs longues chaînes de polymères, ces méthodes ont été difficiles à mettre en œuvre à grande échelle, en partie parce que le recyclage doit traiter des mélanges de plastiques.

Un groupe dirigé par Gregg Beckham, ingénieur chimiste au US National Renewable Energy Laboratory (NREL) à Golden, Colorado, a mis au point un processus en deux étapes qui utilise la chimie, puis la biologie pour décomposer un mélange des plastiques les plus typiques qui font dans des usines de recyclage: polyéthylène à haute densité (HDPE), un plastique souple, souvent retrouvé dans les emballages alimentaires; le polystyrène, qui comprend la mousse de polystyrène; et aussi du polyéthylène téréphtalate (PET), un plastique solide et léger utilisé pour fabriquer des bouteilles de boisson.

“Seuls quelques travaux ont signalé le recyclage chimique des mélanges de plastiques auparavant”, déclare Ning Yan, chimiste au National College de Singapour, et l’un des rares scientifiques à avoir développé un système capable de cela. “En combinant des voies chimiques et biologiques pour convertir un mélange de plastique est encore plus rare”, ajoute-t-il.

La Chaleur et les Bactéries Recyclent les Plastiques: processus en deux étapes

Le groupe a d’abord utilisé une réaction d’oxygénation catalysée avec un catalyseur à base de cobalt ou de manganèse pour décomposer les chaînes polymères difficiles en particules d’acide organique contenant de l’oxygène. Le processus a été inspiré par une étude de 2003 menée par Walter Partenheimer, une pharmacie de la société de produits chimiques DuPont à Wilmington, Delaware, qui l’a utilisé pour décomposer des plastiques simples en produits chimiques tels que l’acide benzoïque et l’acétone.

Encore, Beckham voulait transformer les molécules d’acide organique en quelque chose de plus facilement banalisé. Pour ce faire, le groupe s’est tourné vers les microbes, en particulier la bactérie Pseudomonas putida, qui pourrait être modifiée pour utiliser différentes petites molécules organiques comme source de carbone. “C’est un organisme assez intéressant”, déclare Beckham. Le groupe a conçu les micro-organismes pour qu’ils consomment les molécules organiques oxygénées que les chercheurs ont fabriquées à partir des différents plastiques, en utilisant leur réaction ‘‘d’auto-oxydation’’: les acides dicarboxyliques du polyéthylène, l’acide téraphtalique du PET et l’acide benzoïque du polystyrène.

Les bactéries ont produit deux ingrédients chimiques qui sont chacun utilisés pour fabriquer des polymères ou des biopolymères de haute qualité aux performances améliorées. “La biologie pourrait prendre plusieurs sources de carbone et les canaliser en un seul matériau, dans ce cas, une molécule qui peut être utilisée pour fabriquer un polymère hautement biodégradable”, explique Susannah Scott, chimiste au College of California, Santa Barbara.

Les chercheurs ont développé leur procédé en utilisant un mélange de granulés de polymère pur ; cependant, l’a également testé sur des plastiques mélangés découverts dans des matériaux de tous les jours. ‘‘Nous avons acheté du PEHD sous forme de contenants de lait, du PET au distributeur automatique à l’extérieur de mon bureau dans des contenants de boissons à usage unique. Et puis les gobelets en polystyrene, déclare Beckham.

Limites de température

Cependant, l’intensification du processus sera difficile, déclare le co-auteur Shannon Stahl, chimiste à l’Université du Wisconsin-Madison. Un problème est la température à laquelle la réponse d’auto-oxydation est exécutée. Pour le moment, chaque plastique réagit mieux à une température différente, et celle que le groupe utilise pour le mélange, correspond à la plus récalcitrante des réactions. Une chimie plus fondamentale est nécessaire pour déterminer exactement comment cette réaction fonctionne, et améliorer les rendements des réponses, explique Stahl.

Mais il ajoute que de nombreuses entreprises travaillent actuellement avec des procédés d’auto-oxydation pour transformer le xylène en acide téraphtalique, une molécule précurseur du PET. “Il y a beaucoup de connaissances internes intégrées, et aussi, si une ou plusieurs de ces entreprises pouvaient choisir d’explorer cela, je pense qu’elles pourraient fournir beaucoup de savoir-faire technique”, déclare Stahl. Beckham dit que le groupe travaille sur une analyse économique et également sur une évaluation du cycle de vie de son processus.

Un autre problème sera de vendre les plus petites particules produites par les bactéries, car la demande pour ces produits est bien inférieure au nombre de déchets plastiques, déclare Yan. ‘‘Même si la procédure sera mise à l’échelle, dépend de la compétitivité économique’’, déclare-t-il.

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Lire l’article original sur Nature.

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