Une équipe pionnière dirigée par l’Université du Delaware a développé un catalyseur révolutionnaire qui transforme les déchets plastiques en carburants liquides plus efficacement, ouvrant la voie à des solutions durables à la pollution plastique.
Une équipe de chercheurs dirigée par l'Université du Delaware a réalisé une avancée majeure dans la lutte contre la pollution plastique. Elle a mis au point un catalyseur innovant qui transforme les déchets plastiques en carburants liquides plus rapidement et avec moins de sous-produits indésirables que les méthodes actuelles.
Les plastiques, bien que appréciés pour leur durabilité, posent un défi environnemental majeur en raison de leur persistance sous forme de minuscules débris appelés microplastiques, qui s’infiltrent dans les écosystèmes et menacent la santé humaine.
Les processus de recyclage traditionnels dégradent la qualité des plastiques au fil du temps, ne parvenant pas à suivre le volume considérable de déchets plastiques à l’échelle mondiale.
Le nouveau catalyseur, publié Publiée dans la revue Chem Catalysis, cette innovation représente une avancée majeure dans le recyclage du plastique, transformant les déchets en ressources précieuses. Elle devrait réduire considérablement la pollution plastique et favoriser la production de carburants durables.
« Au lieu de laisser les plastiques s'accumuler comme des déchets, le recyclage les traite comme des combustibles solides qui peuvent être transformés en combustibles liquides et en produits chimiques utiles, offrant une solution plus rapide, plus efficace et plus respectueuse de l'environnement », a déclaré l'auteur principal Dongxia Liu, professeur Robert K. Grasseli de génie chimique et biomoléculaire à l'Université du Delaware, dans un communiqué de presse.
Les recherches de l’équipe portent sur l’hydrogénolyse, une méthode qui utilise de l’hydrogène gazeux et un catalyseur pour décomposer les polymères des plastiques en carburants liquides adaptés au transport et à l’utilisation industrielle.
Les catalyseurs traditionnels sont souvent confrontés à des problèmes d’efficacité car les molécules de polymère ont du mal à interagir avec les sites actifs du catalyseur.
Cependant, l'équipe dirigée par l'Université du Delaware a résolu ce problème en innovant avec les MXènes (prononcés max-éens), un type de nanomatériau. Ils ont transformé les MXènes en MXènes mésoporeux, créant ainsi des pores plus larges et ouverts permettant au plastique fondu de s'écouler plus librement, améliorant ainsi l'efficacité du processus de surcyclage.
« Les MXènes forment des couches bidimensionnelles, comme les pages d'un livre. Ces couches superposées dans le livre fermé empêchent le plastique fondu de se déplacer facilement, limitant ainsi le contact avec le catalyseur », a ajouté Ali Kamali, auteur principal et doctorant au Département de génie chimique et biomoléculaire. « Pour améliorer la conception, nous avons inséré des piliers de silice afin d'ouvrir l'espace entre les couches de MXène, permettant ainsi aux polymères et aux composés intermédiaires formés pendant la réaction de s'écouler plus facilement. »
En testant leur catalyseur au ruthénium supporté par MXene mésoporeux avec du polyéthylène basse densité (PEBD) — un plastique couramment utilisé dans les sacs à provisions et les films — l’équipe a observé des résultats remarquables.
Dans un réacteur pressurisé, combinant le PEBD, le catalyseur et l'hydrogène gazeux, les vitesses de réaction étaient presque deux fois plus rapides que celles précédemment rapportées pour l'hydrogénolyse du PEBD. Le catalyseur présentait également une sélectivité élevée, produisant des combustibles liquides ciblés tout en minimisant les sous-produits indésirables comme le méthane.
« Nous avons pu produire un matériau qui non seulement accélère la conversion, mais améliore également la qualité des produits combustibles. Cette avancée met en évidence le potentiel des catalyseurs mésoporeux nanostructurés pour améliorer la valorisation du plastique », a ajouté Liu.
À l'avenir, l'équipe de recherche prévoit d'affiner le catalyseur et de développer une bibliothèque complète de catalyseurs à base de MXene pour traiter différents types de plastiques. Elle souhaite collaborer avec des partenaires industriels pour transformer les déchets plastiques en carburants et produits chimiques respectueux de l'environnement et générant une valeur économique pour les communautés locales.
Source: Université du Delaware