Seulement 9% du plastique dans le monde est recyclé. En raison de la mauvaise gestion des déchets, près des trois quarts de celui-ci se retrouvent dans des décharges ou dans l'environnement.
Alors, comment le recyclage du plastique peut-il être plus efficace?
Un article de revue de l'université de Buffalo Researchers résume les dernières technologies et méthodes guidées par des approches d'ingénierie des systèmes de processus, à partir de solvants chimiques qui peuvent dissoudre des plastiques spécifiques au tri de plastique automatisé aidé par l'intelligence artificielle.
Sélectionné comme article de couverture pour le numéro du 9 juillet de Recherche de chimie industrielle et ingénierieJournal de l'American Chemical Society, l'article conclut que le recyclage basé sur le solvant est à la fois une option durable et économique, mais que le remplacement des plastiques fossiles par des plastiques bio-basés reste un défi.
« Davantage de recherche et de développement technologique sont nécessaires pour atteindre la durabilité dans la gestion des plastiques », explique l'auteur correspondant de l'étude, Aurora del Carmen Munguía-López, Ph.D., professeur adjoint au Département de génie chimique et biologique, au sein de la UB School of Engineering and Applied Sciences. « Nous avons non seulement besoin d'approches holistiques et complètes, mais aussi de considérer les avantages et les inconvénients de ces approches tout au long de leur cycle de vie. »
Les co-auteurs de l'article sont le chercheur postdoctoral Xate Sanchez-Zarco et Ph.D. Étudiant Alan Owusu-Boateng.
Les plastiques toujours irremplaçables
Une mauvaise élimination des plastiques peut entraîner une accumulation de déchets plastiques dans l'environnement – il est estimé qu'il y en a 150 millions de tonnes dans l'océan et le corps humain. L'exposition aux plastiques a été liée au cancer, aux problèmes respiratoires, aux problèmes de fertilité et aux retards de développement.
Cependant, les plastiques sont également une partie cruciale de la vie moderne, utilisée dans l'emballage, l'électronique, les bâtiments et les textiles. Ils ont également de nombreux avantages environnementaux, de la réduction des déchets alimentaires à l'augmentation de l'efficacité énergétique des véhicules.
« L'élimination de l'utilisation des plastiques n'est pas actuellement une option viable », explique Munguía-López.
« Nous avons besoin d'alternatives à la gestion actuelle non durable des plastiques. »
Solvants, IA pourrait proposer des solutions de recyclage
L'une des alternatives peut être le recyclage basé sur le solvant, qui peut recycler des matériaux complexes qui ne peuvent pas être recyclés par des moyens traditionnels. Les solvants peuvent dissoudre des polymères de haute pureté dans un flux de déchets en plastique, les éliminant ainsi des contaminants indésirables.
L'article met en évidence une récente étude dirigée par l'Université du Wisconsin-Madison, co-écrite par Munguía-López, qui a révélé que le recyclage à base de solvants était l'option la plus économique pour le complexe de recyclage, un film plastique multicouche utilisé dans l'emballage du terrain de café.
Bien que le recyclage basé sur le solvant ait des émissions de gaz à effet de serre relativement faibles, les variations du processus peuvent augmenter considérablement les émissions. Le recyclage basé sur le solvant doit utiliser une méthode de refroidissement pour réformer les polymères dissous de la solution, ont montré diverses études, par opposition à une méthode de chauffage qui génère plus d'émissions.
« Quoi qu'il en soit, le recyclage à base de solvants produit des émissions plus élevées que le recyclage traditionnel, donc la meilleure approche est probablement de combiner le recyclage à base de solvants et le recyclage traditionnel », explique Munguía-López.
L'article a également résumé la recherche sur le rôle de l'IA et de l'apprentissage automatique dans la gestion des plastiques. Un modèle de tri développé par des chercheurs de l'Université du Wisconsin-Madison appelé PlasticNet a réalisé une précision de classification de plus de 87% et même 100% sur certains plastiques spécifiques. D'autres équipes ont utilisé l'IA pour mieux étudier les technologies de recyclage, en développant des modèles de traitement du langage naturel pour extraire les données pertinentes de la littérature.
« Des modèles d'IA seront également nécessaires pour répondre aux demandes au niveau de la chaîne d'approvisionnement, comme l'amélioration de la planification des transports, la coordination des parties prenantes et l'évaluation de différents scénarios de politique », explique Munguía-López.
Pouvons-nous passer à des plastiques bio?
La faisabilité des plastiques bio, qui sont fabriquées à partir de cultures agricoles comme la canne à sucre et le maïs et pourraient être éliminées par le compostage, est moins claire.
Alors que les plastiques bio-basés ont des émissions plus faibles, elles nécessitent également beaucoup d'eau et de terre et rivalisent directement avec l'approvisionnement alimentaire. La mise en œuvre de plastiques bio-basés nécessiterait également plus d'installations de compostage et d'équiper le public de moyens de les séparer des plastiques traditionnels.
« Nous ne pouvons pas valider des plastiques bio-basés jusqu'à ce que nous considérions l'impact de tout leur cycle de vie, de l'extraction et de la production de matières premières à l'élimination et au tri », explique Munguía-López. « Les travaux futurs dans la gestion des plastiques devraient inclure des analyses au niveau des systèmes pour résoudre ce problème à plusieurs échelles et multidimensionnels. »
