L'Université du Texas valide une technologie de recyclage des composites thermodurcissables par catalyse au ruthénium

fr.wedoany.com Rapport : L'Université du Texas à Austin a publié les résultats d'une nouvelle recherche sur le recyclage chimique des composites thermodurcissables. En collaboration avec les Laboratoires nationaux Sandia, l'université a développé un procédé de dépolymérisation catalysé au ruthénium, qui parvient à décomposer le plastique thermodurcissable en polydicyclopentadiène (pDCPD) et à récupérer des fibres intactes à partir de composites renforcés de fibres de carbone et de fibres de verre. Les résultats ont été publiés dans « Science Advances » et portent sur la validation du recyclage chimique de matériaux thermodurcissables réticulés, difficiles à refondre et à retravailler par les méthodes traditionnelles.

L'équipe de recherche a utilisé un catalyseur à base de ruthénium et le cyclopentylméthyléther (CPME) comme solvant, afin de dégrader le réseau polymère du pDCPD par métathèse des oléfines. Dans des conditions expérimentales optimisées, avec une charge de catalyseur de 0,67 % en moles, une température de réaction de 60 °C et une durée de traitement de 72 heures, une dépolymérisation quasi complète a été obtenue, avec récupération de plus de 80 % en fraction massique de fragments polymères solubles.

Les expériences de réutilisation des matériaux recyclés montrent que l'ajout d'une fraction massique allant jusqu'à 20 % de fragments polymères recyclés à une résine de dicyclopentadiène vierge permet d'obtenir un matériau régénéré dont les propriétés thermomécaniques sont proches de celles du pDCPD natif. L'équipe de recherche a également validé ce procédé sur des composites renforcés de fibres de carbone et de fibres de verre préparés en laboratoire ainsi que sur des composites commerciaux, les fibres récupérées conservant leur intégrité mécanique.

La validation expérimentale de cette méthode ne nécessite pas d'atmosphère inerte et peut recourir au cyclopentylméthyléther, dont l'impact environnemental est plus faible que celui des solvants aromatiques traditionnels. L'analyse du cycle de vie et l'analyse technico-économique menées dans le cadre de l'étude indiquent que cette technologie présente le potentiel de réduire la charge environnementale liée au traitement des déchets, mais que son coût réel reste influencé par le prix du catalyseur au ruthénium, l'efficacité de la récupération et le nombre de cycles de réutilisation.

L'équipe de recherche a déposé une demande de brevet américain pour la technologie concernée et poursuit ses travaux sur la récupération du catalyseur, les limitations de diffusion réactionnelle dans les composites à parois épaisses et la mise à l'échelle du procédé. Les résultats actuels constituent une validation expérimentale d'un procédé de recyclage chimique ; aucune ligne de production de recyclage commerciale n'a encore été établie.