Un nouveau procédé peut convertir les déchets de polyoléfines en iso-alcènes liquides de grande valeur à des températures inférieures à 100°C. La méthode couple la rupture endothermique de la chaîne polymère carbone-carbone avec la réaction de ramification exothermique, ce qui signifie que peu de chaleur est nécessaire pour décomposer le polymère. De plus, les chercheurs ont pu convertir la quasi-totalité d’une variété de déchets de consommation courants en ces précieux hydrocarbures.1
En raison des difficultés de recyclage des polymères par des moyens mécaniques traditionnels, l’attention se tourne de plus en plus vers des moyens innovants de convertir chimiquement les déchets plastiques en nouveau plastique ou en matériaux plus précieux. Cependant, la conversion des polyoléfines, telles que le polyéthylène et le polypropylène, est particulièrement difficile, car la liaison carbone-carbone est extrêmement stable, donc sa rupture nécessite généralement beaucoup d’énergie. Les chercheurs ont tenté de contourner cela en couplant la réaction endothermique à une autre réaction exothermique pour produire des processus qui fonctionneront à basse température. Cependant, les barrières d’activation signifient généralement que celles-ci nécessitent des températures supérieures à 200°C pour fonctionner à une vitesse appréciable.
Le technologue en chimie Johannes Lercher et ses collègues de l’Université technique de Munich en Allemagne et du Pacific Northwest National Laboratory aux États-Unis ont couplé le craquage des polymères avec l’alkylation des alcènes résultants par l’isobutane ou l’isopentane. Ces deux réactions ont normalement de grandes énergies d’activation. Cependant, dans des travaux antérieurs, Lercher et ses collègues ont démontré que les états de transition chargés des réactifs non ioniques sont stabilisés dans des environnements de réaction fortement ioniques. Cela peut réduire l’énergie d’activation d’une réaction.2
Dans le présent travail, les chercheurs proposent que ces deux réactions aient des intermédiaires d’ions carbénium. Cela permet donc à une espèce acide de Lewis générée dans un liquide ionique de chloroaluminate de catalyser les deux réactions, et le schéma de réaction couplé procède à une conversion presque complète à seulement 70°C. Les chercheurs ont produit des composants de carburants à indice d’octane élevé à partir de déchets de consommation courants tels que les emballages en LDPE et les masques FFP2. La réaction nécessite un excès d’alcanes ramifiés tels que l’ isopentane , mais Lercher soutient que cela ne serait pas problématique dans un environnement industriel. «Ce que vous obtenez est un mélange d’alcanes plus légers et plus lourds», explique-t-il. « Plus vous utilisez les plus lourds comme carburant, plus vous recyclez les plus légers et les utilisez comme prochains agents alkylants. »
« C’est assez fondamentalement excitant », déclare le chimiste des polymères Yutan Getzler du Kenyon College aux États-Unis. « Il y a tellement de produits chimiques vraiment intéressants qu’ils ont mis là-bas: être capable de faire tomber les barrières sur ces processus est fou, cela semble être une utilisation vraiment intéressante des liquides ioniques et il semble qu’il y ait un potentiel là-bas. » Il est également impressionné par le fait que le catalyseur est à base d’aluminium – le métal le plus abondant sur Terre – plutôt que de platine ou de palladium. Il est cependant prudent sur le fait que le produit final est un carburant. « Appeler cela une économie circulaire du carbone lorsque vous le brûlez – les gens adorent le faire, mais je ne suis pas d’accord avec cela sur le plan philosophique », dit-il.
Lercher est cependant sans vergogne, affirmant que cela pourrait permettre aux gens d’utiliser les déchets plastiques à une échelle plus locale. « Le problème du plastique, c’est que nous distribuons un produit fabriqué par l’homme qui est considéré comme permanent sur un volume très large, et pour résoudre le problème, nous devons le reconstituer », dit-il. « Je n’ai délibérément pas breveté cela : ce que nous proposons est un chemin à basse température, bon marché et facilement accessible pour utiliser ces déchets au lieu de simplement les brûler. »