Les plantes cultivées dans des sols contaminés par le nickel ont été transformées en catalyseurs qui décomposent les plastiques difficiles à recycler.

Le polyéthylène représente 36 % de tous les plastiques et résiste aux températures et pressions élevées, aux forces mécaniques et à la corrosion chimique. Ces propriétés, tout en faisant du polyéthylène un matériau utile, signifient que ce plastique commun est très difficile à décomposer pour le recyclage. Le nickel peut être utilisé pour fabriquer un catalyseur pour faciliter ce processus, mais le raffinage du métal à partir de son minerai émet des gaz à effet de serre, dégrade l’environnement et pose des risques pour la santé de ceux qui y travaillent. Cependant, le nickel peut être extrait de sols contaminés par des métaux qui ne peuvent pas être utilisés pour l’agriculture.

Aujourd’hui, une collaboration entre des chercheurs en chimie verte et en biologie végétale de l’Université de York au Royaume-Uni a utilisé l’alysse et le saule cultivés dans des conditions riches en nickel pour fabriquer un catalyseur lié biologiquement à l’aide d’un processus de pyrolyse assisté par micro-ondes en une étape. Le catalyseur résultant peut décomposer le polyéthylène (ou les déchets plastiques mixtes) en hydrocarbures et en hydrogène à environ 250 °C à l’aide de micro-ondes, par rapport aux processus de dépolymérisation thermique qui utilisent des températures supérieures à 400 °C. Cette méthode à basse température offre une plus grande sélectivité, explique James Clark, qui a dirigé la recherche. ‘En fonction de la température, du temps et de la quantité de nickel que vous mettez dans l’usine… vous pouvez modifier la quantité relative d’hydrogène [and] la quantité de petites molécules aromatiques plutôt que d’avoir principalement des aliphatiques à longue chaîne.

Clark souligne qu’un objectif initial de la recherche était d’étudier l’assainissement des sols. «La véritable motivation pour regarder le nickel est parce qu’il y a beaucoup de terres dans le monde qui sont naturellement contaminées par le nickel… partout où cela se produit, il y a de fortes chances que vous ne puissiez rien faire avec ces terres; vous ne pouvez pas faire pousser de nourriture, par exemple.

L’une des raisons pour lesquelles le catalyseur est très efficace est que la plante extrait le nickel du sol sous forme de nanoparticules. «La forme nano des métaux est généralement très bonne pour la catalyse et si vous voulez les fabriquer synthétiquement, c’est un travail très difficile», déclare Clark.

Ces travaux « montrent l’importance d’associer écologie scientifique et chimie durable », commente Claude Grison, directeur de recherche au Laboratoire de chimie bio-inspirée et innovations écologiques en France. « Les espèces végétales hyperaccumulatrices de métaux représentent un substitut aux extractions minières pour produire des catalyseurs utiles et efficaces dans de nombreux domaines de la synthèse organique. »

Alors que le nickel est naturellement présent dans certains sols, ayant diffusé depuis la croûte terrestre, l’équipe aimerait étudier comment le procédé pourrait être utilisé sur des sols contaminés par un mélange de produits chimiques. « Si vous avez des sols industriellement contaminés… pourrions-nous rendre cela plus sélectif en termes de ce que les plantes absorbent? » demande Clark. ‘Est-ce important si [the plants] prendre plusieurs choses? Pourriez-vous le faire passer par le processus et vous retrouver quand même avec un catalyseur viable ? »