Une série de miroirs et de prismes dévient les lasers et les focalise pour réaliser la réaction. Crédit : Université du Texas à Austin
Une équipe a créé une technique laser pour décomposer les plastiques résistants en composants précieux, offrant une nouvelle approche durable pour lutter contre la pollution plastique mondiale.
Une équipe de recherche mondiale, dirigée par des ingénieurs du Texas, a développé une méthode basée sur le laser pour décomposer les molécules des plastiques et d’autres matériaux en leurs composants fondamentaux pour une réutilisation future.
Cette découverte, qui consiste à déposer ces matériaux sur des matériaux bidimensionnels appelés dichalcogénures de métaux de transition, puis à les allumer, a le potentiel d'améliorer la façon dont nous éliminons les plastiques qui sont presque impossibles à décomposer avec les technologies actuelles.
« En exploitant ces réactions uniques, nous pouvons explorer de nouvelles voies pour transformer les polluants environnementaux en produits chimiques précieux et réutilisables, contribuant ainsi au développement d'une économie plus durable et circulaire », a déclaré Yuebing Zheng, professeur au département de génie mécanique Walker de la Cockrell School of Engineering et l'un des responsables du projet. « Cette découverte a des implications importantes pour relever les défis environnementaux et faire progresser le domaine de la chimie verte. »
La recherche a été récemment publiée dans Nature Communications. L'équipe comprend des chercheurs de la Université de Californie, Berkeley; Université Tohoku au Japon ; Laboratoire national Lawrence Berkeley ; Université Baylor ; et Université d'État de Pennsylvanie.
Lutte contre la pollution plastique
La pollution plastique est devenue une crise environnementale mondiale. Des millions de tonnes de déchets plastiques s’accumulent chaque année dans les décharges et les océans. Les méthodes conventionnelles de dégradation du plastique sont souvent énergivores, nocives pour l’environnement et inefficaces. Les chercheurs envisagent d’utiliser cette nouvelle découverte pour développer des technologies efficaces de recyclage du plastique afin de réduire la pollution.
Le professeur Yuebing Zheng et l'étudiant diplômé Siyuan Huang. Crédit : Université du Texas à Austin
Les chercheurs ont utilisé une lumière de faible puissance pour rompre la liaison chimique des plastiques et créer de nouvelles liaisons chimiques qui ont transformé les matériaux en points de carbone luminescents. Les nanomatériaux à base de carbone sont très demandés en raison de leurs nombreuses capacités, et ces points pourraient potentiellement être utilisés comme dispositifs de stockage de mémoire dans les appareils informatiques de nouvelle génération.
« C'est passionnant de pouvoir potentiellement prendre du plastique qui, tout seul, ne se décomposera peut-être jamais et le transformer en quelque chose d'utile pour de nombreuses industries différentes », a déclaré Jingang Li, étudiant postdoctoral à l'Université de Californie à Berkeley qui a commencé la recherche à l'UT.
Potentiel pour des applications plus larges
Cette réaction spécifique est appelée activation CH, où les liaisons carbone-hydrogène d'une molécule organique sont sélectivement rompues et transformées en une nouvelle liaison chimique. Dans cette recherche, les matériaux bidimensionnels ont catalysé cette réaction qui a conduit à la transformation des molécules d'hydrogène en gaz. Cela a ouvert la voie aux molécules de carbone pour se lier les unes aux autres et former les points de stockage d'informations.
Des recherches et développements supplémentaires sont nécessaires pour optimiser le processus d’activation du CH par la lumière et le transposer à l’échelle industrielle. Cependant, cette étude représente une avancée significative dans la quête de solutions durables pour la gestion des déchets plastiques.
Le processus d’activation du CH induit par la lumière démontré dans cette étude peut être appliqué à de nombreux composés organiques à longue chaîne, notamment le polyéthylène et les tensioactifs couramment utilisés dans les systèmes de nanomatériaux.
La recherche a été financée par diverses institutions, dont la Instituts nationaux de la santéFondation nationale des sciences, Société japonaise pour la promotion de la science, Fondation Hirose et Fondation nationale des sciences naturelles de Chine.
L'équipe de recherche comprend Deji Akinwande et Yuqian Gu du département de génie électrique et informatique Chandra Family de l'UT; Zhihan Chen, Zilong Wu et Suichu Huang du programme de science et d'ingénierie des matériaux de l'UT; Hao Li, Di Zhang et Zhongyuan Guo de l'université Tohoku au Japon; Brian Blankenship, Min Chen et Costas P. Grigoropoulos de l'université de Californie à Berkeley; Xi Jiang, Robert Kostecki et Andrew M. Minor du Lawrence Berkeley National Laboratory; Jonathan M. Larson de l'université Baylor; et Haoyue Zhu, Tianyi Zhang, Mauricio Terrones et Joan M. Redwing de l'université d'État de Pennsylvanie.
