Des chimistes de l'ETH Zurich transforment des polyoléfines usagées en adhésifs industriels
Une méthode de greffage chimique activée par la lumière valorise le polyéthylène et le polypropylène sans dégrader leurs squelettes polymères.
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Des chimistes de l'ETH Zurich ont mis au point un procédé photochimique en une seule étape qui transforme des sacs et bouteilles en plastique mis au rebut en adhésifs à haute résistance. La méthode s'attaque aux polyoléfines, qui représentent environ la moitié des 450 millions de tonnes de plastique produites chaque année, en évitant la dégradation de la qualité des matériaux typique du recyclage mécanique standard.
Activer des chaînes carbonées inertes par la lumière
Les polyoléfines telles que le polyéthylène (PE) et le polypropylène (PP) sont presque entièrement composées d'atomes de carbone et d'hydrogène. Cette structure simple est dépourvue des sites chimiques réactifs nécessaires à une décomposition chimique sélective, ce qui contraint généralement les recycleurs à recourir à la pyrolyse, un procédé énergivore qui craque les polymères à haute température pour les transformer en charges d'alimentation pétrolières brutes. Comme l'a rapporté Interesting Engineering, l'équipe de recherche dirigée par Tae-Lim Choi, professeur de chimie des polymères à l'ETH Zurich, a conçu une alternative qui préserve le squelette polymère d'origine tout en y fixant des chaînes latérales chimiques fonctionnelles.
« Notre adhésif est un produit de première génération. À l'avenir, il sera possible d'obtenir des plastiques aux propriétés entièrement nouvelles. »
— Tae-Lim Choi, professeur de chimie des polymères à l'ETH Zurich
Une réaction en une seule étape, sans catalyseurs coûteux
Le procédé chimique dissout les déchets plastiques dans un solvant chloré avant d'exposer le mélange à une lumière de courte longueur d'onde. Cet éclairage génère des radicaux chlore réactifs qui activent des atomes de carbone spécifiques le long de la chaîne polymère sans en briser le squelette. Ces sites activés servent d'ancrages où les chimistes peuvent greffer de nouvelles chaînes polymères portant des fonctionnalités sur mesure, notamment des groupes acides, basiques ou hydrophiles. La réaction ne nécessite ni températures de fonctionnement élevées ni catalyseurs métalliques coûteux, et les chercheurs ajustent la densité de greffage en réglant la chloration du solvant et la longueur d'onde de la lumière. Le matériau obtenu colle le bois, le verre et les métaux avec une résistance suffisante pour des composants porteurs dans la fabrication de véhicules.
Protection par brevet et essais industriels
Reconnaissant le potentiel commercial de l'invention chimique, l'université a assuré sa protection en propriété intellectuelle. L'ETH Zurich a déposé une demande de brevet couvrant la technique de greffage et a présenté ce dépôt à son Spark Award annuel, une initiative qui distingue les inventions commerciales les plus prometteuses de l'établissement. Depuis la publication du brevet il y a six mois, le groupe de recherche a commencé à tester des formulations avec des partenaires industriels externes. Au-delà des adhésifs, des membres de l'équipe, dont le chercheur senior Hongsik Kim, notent que le matériau greffé peut servir de liant structurel pour renforcer des plastiques recyclés de moindre qualité, faisant progresser la durabilité des matériaux dans les filières de fabrication secondaire.
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