Les produits à base de nylon tels que les vêtements et les filets de pêche sont notoirement lents à dégrader, en particulier dans les environnements marins, contribuant de manière significative à la pollution mondiale des océans.
Une équipe de recherche coréenne a maintenant développé un matériau innovant qui peut être produit à l'aide de l'infrastructure de fabrication existante et aborde efficacement ce problème. La recherche est publiée dans Matériaux avancés.
Une équipe de recherche conjointe dirigée par le Dr Hyun-Yeol Jeon et le Dr Hyo-Jeong Kim au Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT), le chercheur principal Sung-Bae Park, le professeur Dong-Yeop OH à l'Université INHA, et le professeur Jeung Park à l'Université Sogang Flexibilité comparable au nylon.
Ce matériau est non seulement évolutif et recyclable, mais également applicable à un large éventail d'utilisations telles que les textiles, les filets de pêche et les emballages alimentaires.
Contrairement aux plastiques biodégradables conventionnels qui souffrent d'une faible durabilité et d'une résistance à la chaleur, le polymère de pois combine des liens ester (pour la biodégradabilité) et l'amide (pour la ténacité) dans un rapport optimal. Cette conception offre à la fois une dégradabilité élevée et une durabilité mécanique.
Traditionnellement, la synthèse des polymères avec les groupes d'ester et d'amide nécessite des solvants organiques toxiques. Cependant, l'équipe a développé un nouveau processus de polymérisation de fusion en deux étapes qui élimine le besoin de solvants et permet une production à l'échelle industrielle (jusqu'à 4 kg) dans un réacteur de 10 litres. Surtout, cette méthode est compatible avec les installations de fabrication de polyester existantes avec seulement des modifications mineures, améliorant son évolutivité industrielle.
Les tests de biodégradabilité maritimes effectués au large des côtes de Pohang ont montré que le nouveau pois avait atteint une dégradation jusqu'à 92,1% en un an – surpassant considérablement les plastiques biodégradables existants tels que PLA (0,1%), le PBS (35,9%) et le PBAT (21,1%). Une biodégradation encore plus complète se produit dans des conditions de compostage, où les populations microbiennes sont plus élevées.
La résistance à la traction du pois a atteint jusqu'à 110 MPa, dépassant celle du nylon 6 et du PET. Dans des expériences pratiques, un seul brin de fibre de pois a pu soulever un objet de 10 kg sans se casser. Lorsqu'il est tissé dans les tissus, il a également résisté à le repassage à 150 ° C, confirmant sa forte résistance thermique.
En plus de la performance, la durabilité a été un objectif clé de la recherche. Le pois a été synthétisé à l'aide d'acides dicarboxyliques à longue chaîne dérivés d'huile de ricin (une culture non codible), et des dérivés de caprolactam récupérés à partir de déchets recyclés en nylon 6. Cette approche de recyclage a réduit le CO2 Émissions à un seul tiers de celle du nylon 6 conventionnel – la mise en place d'émissions de 8 à 11 kg CO2 Eq / kg à 2,3–2,6 kg CO2 Eq / kg.
L'équipe évalue actuellement le matériel de commercialisation, avec des attentes pour l'adoption industrielle dans les deux ans.
Le Dr Sungbae Park a déclaré: « La réalisation clé est que ce matériel surmonte les limites des plastiques biodégradables conventionnels tout en offrant des performances au niveau du nylon. »
Le président de KRICT, Young-Kuk Lee, a ajouté: « Cette technologie marque une étape centrale vers la commercialisation des plastiques d'ingénierie biodégradables et contribuera considérablement à résoudre la crise mondiale de la pollution des plastiques marines. »
Le Dr Sungbae Park et le chercheur postdoctoral Hojung Kwak sont des co-auteurs et des Drs. Jeon et Kim (Krict), le professeur OH (Université Inha) et le professeur Park (Université Sogang) sont des auteurs correspondants.
