Les chercheurs ont démontré que le sel de table peut être un catalyseur puissant et rentable pour le recyclage des plastiques, notamment dans le processus de pyrolyse. Cette solution simple pourrait réduire considérablement les coûts et améliorer l’efficacité du recyclage du plastique, surpassant même les catalyseurs beaucoup plus coûteux actuellement utilisés.
Muhammad Rabnawaz, professeur agrégé à la prestigieuse School of Packaging de la Michigan State University et récent membre de la National Academy of Inventors, a toujours estimé que la solution la plus brillante est aussi la plus simple.
Cette philosophie est évidente dans le dernier article de son équipe publié dans la revue Systèmes durables avancés.
Rabnawaz et ses collègues ont montré que le chlorure de sodium – le sel de table – peut surpasser les matériaux beaucoup plus coûteux étudiés pour aider au recyclage des plastiques.
« C’est vraiment excitant », a déclaré Rabnawaz. « Nous avons besoin de solutions simples et peu coûteuses pour résoudre un problème majeur comme le recyclage des plastiques. »
Bien que les plastiques aient toujours été commercialisés comme recyclables, la réalité est que près de 90 % des déchets plastiques aux États-Unis finissent dans les décharges, les incinérateurs ou polluent l’environnement.
L’une des raisons pour lesquelles les plastiques sont devenus si jetables est que les matériaux récupérés lors du recyclage n’ont pas assez de valeur pour dépenser l’argent et les ressources nécessaires pour les obtenir.
Selon les projections de l’équipe, le sel de table pourrait renverser la situation économique et réduire considérablement les coûts d’un processus de recyclage appelé pyrolyse, qui fonctionne grâce à une combinaison de chaleur et de chimie.
Même si Rabnawaz s’attendait à ce que le sel ait un impact en raison de sa capacité à conduire la chaleur, il était néanmoins surpris par son efficacité. Il a surpassé les catalyseurs coûteux – des produits chimiques conçus pour stimuler les réactions – et il pense que son équipe vient tout juste de commencer à exploiter son potentiel.
En outre, ce travail retient déjà l’attention de grands noms de l’industrie, a-t-il déclaré.
En fait, la recherche a été partiellement financée par Conagra Brands, une entreprise de biens de consommation emballés. Le ministère américain de l’Agriculture et MSU AgBioResearch ont également contribué au financement des travaux.
Un catalyseur qui vaut son sel
La pyrolyse est un processus qui décompose les plastiques en un mélange de composés plus simples à base de carbone, qui se présentent sous trois formes : gaz, huile liquide et cire solide.
Ce composant de cire est souvent indésirable, a déclaré Rabnawaz, mais il peut représenter plus de la moitié des produits, en poids, des méthodes de pyrolyse actuelles. Cela vaut même lorsque l’on utilise des catalyseurs, qui sont utiles, mais qui peuvent souvent être toxiques ou d’un coût prohibitif pour être appliqués à la gestion des déchets plastiques.
Le platine, par exemple, possède des propriétés catalytiques très intéressantes, c’est pourquoi il est utilisé dans les pots catalytiques pour réduire les émissions nocives des voitures. Mais c’est aussi très cher, c’est pourquoi les voleurs volent les pots catalytiques.
Même s’il est peu probable que des bandits volent des matériaux à base de platine dans un réacteur de pyrolyse étouffant, tenter de recycler les plastiques avec ces catalyseurs nécessiterait tout de même un investissement important – des millions, voire des centaines de millions de dollars, a déclaré Rabnawaz. Et les catalyseurs actuels ne sont pas suffisamment efficaces pour justifier ce coût.
« Aucune entreprise au monde n’a autant d’argent à dépenser », a déclaré Rabnawaz.
Dans des travaux antérieurs, Rabnawaz et son équipe ont montré que l’oxyde de cuivre et le sel de table servaient de catalyseurs pour décomposer un plastique connu sous le nom de polystyrène. Aujourd’hui, ils ont démontré que le sel de table à lui seul peut éliminer la cire sous-produite lors de la pyrolyse des polyoléfines – des polymères qui représentent 60 % des déchets plastiques.
« Ce premier article était important, mais je n’ai été enthousiasmé que lorsque nous avons travaillé avec les polyoléfines », a déclaré Rabnawaz. « Les polyoléfines sont énormes et nous avons tout simplement surpassé les catalyseurs coûteux. »
Christopher Saffron, professeur agrégé au Collège d’agriculture et des ressources naturelles, le chercheur invité Mohamed Shaker et le doctorant MSU Vikash Kumar ont rejoint Rabnawaz sur ce projet.
En utilisant du sel de table comme catalyseur pour pyrolyser les polyoléfines, l’équipe a produit principalement de l’huile liquide contenant des molécules d’hydrocarbures similaires à celles trouvées dans le carburant diesel, a déclaré Rabnawaz. Les chercheurs ont montré un autre avantage du catalyseur au sel : il peut être réutilisé.
« Vous pouvez récupérer le sel en lavant simplement l’huile obtenue avec de l’eau », a expliqué Rabnawaz.
Les chercheurs ont également montré que le sel de table contribuait à la pyrolyse des films plastiques métallisés, couramment utilisés dans les emballages alimentaires, comme les sacs de chips, qui ne sont actuellement pas recyclés.
Bien que le sel de table pur n’ait pas surpassé un catalyseur platine-alumine, l’équipe a également testé avec des films métallisés, les résultats étaient similaires et le sel ne représente qu’une fraction du coût.
Rabnawaz a cependant souligné que les films métallisés, bien qu’utiles, sont intrinsèquement problématiques. Il envisage un monde dans lequel ces films ne seraient plus nécessaires, c’est pourquoi son équipe s’efforce également de les remplacer par des matériaux plus durables.
L’équipe poursuivra également ses travaux pour faire avancer son projet de pyrolyse.
Par exemple, l’équipe n’a pas encore entièrement caractérisé les produits gazeux de la pyrolyse avec le sel de table. Et Rabnawaz pense que l’équipe peut améliorer cette approche afin que les produits liquides contiennent des produits chimiques ayant des applications plus précieuses que celles étant brûlées comme carburant.
Pourtant, les premiers retours des nouvelles tactiques de sel de table de l’équipe sont encourageants. Sur la base d’une analyse économique préliminaire rapide, l’équipe a estimé qu’un réacteur de pyrolyse commercial pourrait tripler ses bénéfices simplement en ajoutant du sel.
