Recyclage des déchets plastiques par valorisation du dioxyde de carbone

Le polyéthylène, le polychlorure de vinyle (PVC), le polystyrène... sont des matériaux bien connus qui appartiennent à la catégorie des plastiques. Très en vogue, ils sont devenus omniprésents en moins de 60 ans. Pendant de nombreuses années, ils ont été considérés comme un trésor grâce aux avantages qu'ils procurent. Cependant, ils constituent un problème majeur après leur utilisation. En effet, au niveau mondial, environ 250 millions de tonnes de déchets plastiques sont générées chaque année et seulement 30 % sont recyclées, la partie non recyclée finissant dans les décharges ou les océans. En outre, la production et la consommation de ces plastiques reposent principalement sur l'utilisation de grandes quantités de combustibles fossiles, notamment pour les plastiques à usage unique. Ces plastiques ont un impact global sur la santé humaine et environnementale, aux stades de leur production et de leur recyclage.

Durant la dernière décennie, les scientifiques ont cherché des moyens de minimiser l'impact des plastiques sur notre planète, notamment avec le développement de matériaux biodégradables. Cependant, le plastique entièrement biodégradable est conçu pour se décomposer à des températures supérieures à 50°C, ce qui signifie qu'il ne se dégradera que dans des installations spécialisées. De surcroît, la plupart du temps, il se décomposera en particules de plastique de plus en plus petites, de 5 mm ou moins - appelées microplastiques - qui sont encore plus nocives pour l'environnement.

Une autre technique plus prometteuse développée par les scientifiques est la valorisation des déchets plastiques - c'est-à-dire leur conversion en produits de plus grande valeur. À l'aide de divers procédés chimiques, les chercheurs mettent au point des voies chimiques pour valoriser ces déchets. Basées sur le concept "recycler, réutiliser, réduire", ces approches ont montré de réels avantages. D'un point de vue économique, les plastiques recyclés se négocient à un prix inférieur de 20 à 40 % à celui des plastiques issus du pétrole, ce qui les rend financièrement attractifs pour l'industrie. Plus le prix du pétrole est élevé, plus les plastiques recyclés deviennent intéressants. Compte tenu de la tension croissante sur les ressources pétrolières, l'avantage financier de cette valorisation pourrait augmenter avec le temps. Avec la transition globale vers des économies circulaires et une réduction des émissions de carbone, le recyclage des plastiques devrait de plus en plus remplacer la production de plastiques vierges.

Avec la Chaire de Recherche AXA à l'UMONS, le Prof Olivier Coulembier cherche à exploiter le potentiel de deux déchets emblématiques, le dioxyde de carbone et les polyoléfines - l'une des familles de plastiques les plus polluantes pour l'environnement - pour créer de nouveaux matériaux fonctionnels aux propriétés supérieures. Ceci se fera au travers d’une approche progressive basée sur les travaux complémentaires suivants :

Recherche fondamentale sur la synthèse de nouvelles petites molécules organiques spécifiques, appelées organo-catalyseurs, et sur le développement de réactions capables de transformer chimiquement les déchets plastiques par des traitements spécifiques.
Développement de nouvelles molécules et sélection judicieuse de candidats déjà existants pour améliorer leur capacité à séquestrer et réutiliser le dioxyde de carbone.
Conception d'une installation industrielle réaliste pour intégrer les deux points précédents et démontrer l'impact sociétal réel du projet.

Les chimistes des polymères comme le Prof Coulembier ont désormais la responsabilité et l'obligation de réinventer la façon de concevoir et de recycler les plastiques tout en dissociant leur fabrication des matières premières fossiles. Pour ce faire, le Prof Coulembier entend renforcer le réseau académique international déjà établi et initier des collaborations avec de nouveaux partenaires tant académiques qu’industriels. Afin de maximiser l'impact sociétal de sa chaire, le Prof Coulembier travaillera main dans la main avec les industries pour définir la stratégie commerciale et les nouveaux processus de développement permettant de lancer le recyclage des déchets plastiques par valorisation du dioxyde de carbone.

Novembre 2022