fr.wedoany.com Rapport : Le 16 juillet, à l’heure de Pékin, l’équipe du professeur Wang Yong de l’Université du Zhejiang, en collaboration avec l’Université de Cardiff, l’Université de Tokyo, l’Université de technologie du Zhejiang, l’Université de métrologie de Chine et d’autres établissements étrangers, a publié une nouvelle recherche sur la technologie de dégradation des plastiques dans la revue internationale Nature, brisant complètement les limites techniques du recyclage traditionnel des déchets plastiques.

L’équipe de recherche a surmonté la dépendance du recyclage traditionnel des plastiques vis-à-vis des températures élevées, des pressions élevées et des réactifs chimiques complexes. En utilisant uniquement l’eau et l’oxygène, deux des substances les plus abondantes et les moins chères de la nature, comme milieux réactionnels, elle a pu convertir efficacement, dans des conditions douces, les déchets de polyéthylène, de polypropylène et même les pneus usagés en produits organiques à haute valeur ajoutée, ouvrant ainsi une nouvelle voie pour la valorisation des déchets plastiques.

Actuellement, la production mondiale annuelle de plastique dépasse les 400 millions de tonnes. Une grande quantité de déchets plastiques, enfouis, incinérés ou jetés négligemment, se retrouve dans les sols et les océans, générant continuellement des microplastiques et posant des problèmes durables de pollution écologique. Les technologies de recyclage chimique actuelles ne peuvent traiter qu’environ 9 % des déchets plastiques et présentent des lacunes évidentes : elles dépendent principalement de catalyseurs à base de métaux précieux, nécessitent des conditions de température et de pression élevées, ce qui entraîne une consommation énergétique et des coûts de traitement élevés, et les catalyseurs se désactivent facilement, rendant leur déploiement à grande échelle difficile.

Actuellement, la principale approche de recherche dans l’industrie se concentre toujours sur le développement de matériaux catalytiques aux performances améliorées.

« Au début, notre approche pour la dégradation des plastiques était la même que celle de la plupart de nos collègues : développer des catalyseurs plus performants », se souvient Wang Yong.

Une simple expérience de contrôle a complètement changé la direction de recherche de l’équipe. Le doctorant Gao Ruiliang a mis en place un groupe témoin sans catalyseur dans une expérience de dégradation classique. Selon la logique habituelle, aucune réaction ne devait se produire dans ce groupe, mais les données expérimentales ont montré une dégradation significative du polyéthylène, pourtant stable.

« Nous avons d’abord pensé qu’il s’agissait d’une erreur de manipulation ou qu’il restait des traces de catalyseur dans le réacteur », explique Wang Yong. L’équipe a donc mené des dizaines de validations croisées répétées, et le phénomène de dégradation du plastique s’est toujours reproduit de manière stable. Les chercheurs ont finalement confirmé que le plastique pouvait se dégrader sans ajout de catalyseur.

Le professeur Wang Yong a souligné que de nombreuses percées scientifiques révolutionnaires proviennent de données expérimentales anormales. Si l’on attribue simplement ces résultats inhabituels à des erreurs expérimentales, on risque de passer à côté de nouvelles lois scientifiques.

Cette découverte a complètement brisé le cadre de recherche initial de l’équipe et a déplacé l’accent de la recherche du « développement de catalyseurs plus efficaces » vers une nouvelle question scientifique : « pourquoi le plastique se dégrade-t-il encore en l’absence de catalyseur ? »

Par la suite, l’équipe a approfondi le mécanisme réactionnel sous-jacent et a identifié l’élément clé du phénomène de dégradation : l’interface des microgouttelettes.

Lorsque les déchets plastiques sont chauffés avec de l’eau et de l’oxygène, le plastique fondu est dispersé en d’innombrables gouttelettes d’huile à l’échelle micrométrique sous l’effet de l’agitation, formant un système stable de microgouttelettes « eau dans l’huile ». Les recherches ont montré qu’à l’interface de ces gouttelettes, en apparence ordinaires, en raison de l’asymétrie de l’arrangement moléculaire à l’interface, un champ électrique local intense se génère spontanément. Cet environnement interfacial particulier favorise l’activation des molécules d’eau, produisant in situ des radicaux hydroxyles (•OH) dotés d’un fort pouvoir oxydant.

Ces radicaux hydroxyles agissent comme des « ciseaux moléculaires » de précision, capables de couper progressivement les longues chaînes carbone-carbone stables du polyéthylène, du polypropylène et d’autres plastiques, convertissant ainsi les matériaux polymères difficiles à dégrader en produits chimiques à haute valeur ajoutée, tels que les acides dicarboxyliques à chaîne courte.

« L’ensemble du processus ne nécessite aucun catalyseur. Il suffit d’eau et d’oxygène, à des températures douces d’environ 100 °C, pour réaliser la conversion complète du polyéthylène », explique Wang Yong. Plus important encore, aucune résidu de microplastique n’est produit après la réaction, ce qui permet une dégradation véritablement complète et une valorisation élevée.

Cette découverte non seulement renouvelle notre compréhension du mécanisme de dégradation oxydative des plastiques, mais ouvre également une nouvelle voie technologique pour l’industrie du recyclage des plastiques. Les déchets plastiques, auparavant de faible valeur et coûteux à traiter, pourraient être directement convertis en matières premières chimiques à haute valeur ajoutée, transformant ainsi un fardeau environnemental en une richesse de ressources.