Un nouveau procédé convertit les déchets plastiques mélangés en une seule matière première chimique utile. La procédure utilise une combinaison de méthodes chimiques et biologiques pour recycler trois plastiques courants et pourrait offrir un moyen d’améliorer les processus de recyclage en éliminant le besoin de trier et de séparer d’abord les différents déchets.

«Nous voulions développer des procédés qui permettraient la conversion de déchets plastiques mixtes assez hétérogènes», explique Gregg Beckham du National Renewable Energy Laboratory du Colorado, aux États-Unis. «La motivation, à cet égard, était vraiment d’essayer d’éviter le tri coûteux et assez fastidieux des déchets plastiques mélangés. Et dans de nombreux cas, les déchets plastiques sont en fait physiquement liés les uns aux autres, comme dans les emballages multijoueurs ou dans les textiles.

L’équipe de Beckham, qui comprend des chercheurs du consortium de recherche Bottle, de l’Université du Wisconsin et du Massachusetts Institute of Technology, a maintenant démontré un processus en deux étapes qui décompose d’abord les polymères plastiques mélangés avec une réaction d’auto-oxydation catalytique, puis alimente les produits oxygénés à une bactérie génétiquement modifiée. Cela canalise les différents composés produits au cours de la première étape dans l’un des deux bioproduits possibles.

Le procédé utilise du polystyrène, du polyéthylène haute densité et des plastiques PET comme matières premières, les convertissant éventuellement en polyhydroxyalcanoates – un polyester naturel – ou en β-cétoadipate, qui peuvent être utilisés pour fabriquer des nylons à performances améliorées.

La première étape s’inspire de la chimie existante qui est déjà utilisée à l’échelle de la mégatonne dans l’industrie pétrochimique, explique Shannon Stahl du Wisconsin. «Il est très courant d’utiliser l’oxydation dans l’industrie chimique pour créer les blocs de construction qui sont incorporés dans les polyesters et autres matériaux de valeur», dit-il. « Et bien sûr, ce processus est directement emprunté au processus Amoco du milieu du siècle, qui est utilisé pour prendre pour-xylène et l’oxyder sélectivement en [terephthalic acid].’

L’utilisation du système catalytique cobalt-manganèse-bromure du procédé Amoco avec les matières premières plastiques décompose les polymères et produit un mélange d’acides carboxyliques. Ceux-ci sont ensuite introduits dans une bactérie du sol modifiée pour un raffinement supplémentaire.

Il y a environ une décennie, l’équipe de Beckham a proposé d’utiliser ce processus d’entonnoir biologique pour convertir des intermédiaires oxygénés mixtes dérivés de la lignine en un seul produit. Maintenant, ils appliquent le même concept aux composés dérivés des déchets plastiques.

L’étape biologique du procédé repose sur la Pseudomonas putida bactérie, qui consomme naturellement de l’acide benzoïque et des dicarboxylates d’alkyle – les produits de dégradation oxygénés du polystyrène et du PEHD. Beckham explique qu’une approche d’ingénierie métabolique a permis aux chercheurs d’élargir la gamme des sources de carbone consommées par la bactérie.

«Nous avons dû concevoir l’organisme pour qu’il consomme les produits de dégradation du PET, en particulier l’acide téréphtalique», explique-t-il. « Nous avons donc pris des transporteurs et des enzymes cataboliques qui convertissent l’acide téréphtalique en les mêmes intermédiaires que vous pouvez dériver du polystyrène. »

Une ingénierie métabolique plus poussée a permis à l’équipe d’adapter les produits chimiques générés par les bactéries à l’un des matériaux β-cétoadipate ou polyhydroxyalcanoate souhaités.

« L’étude est l’une des premières à montrer comment passer d’un flux de déchets mélangés à un produit pur [and uses] une approche interdisciplinaire très intéressante», déclare Ina Vollmer, experte en recyclage chimique des déchets plastiques basée à l’université d’Utrecht aux Pays-Bas. «De meilleures techniques de recyclage des déchets plastiques mélangés sont particulièrement importantes car la séparation des [for example] les matériaux multicouches resteront toujours un défi.

«La première étape de la dépolymérisation oxydative[…]est déjà très utile pour valoriser les flux de déchets de polymères purs», ajoute-t-elle. ‘La [researchers] allez ensuite plus loin pour purifier un flux de produits mixtes à partir d’une combinaison de types de polymères.

Ayant démontré que leur concept peut fonctionner, l’équipe espère maintenant améliorer le procédé, notamment en élargissant la gamme de matières premières polymères utilisables.

« Nous avons essayé cela avec d’autres polymères et nous n’avons encore rien trouvé qui ne fonctionne pas », déclare Beckham. « Mais l’une des prochaines étapes clés du point de vue du processus consiste vraiment à réfléchir aux matières premières pertinentes pour l’industrie qui sont disponibles à grande échelle aujourd’hui – qui peuvent inclure des éléments tels que les textiles ou les plastiques rejetés d’une installation de récupération de matériaux, et des choses comme celle-ci », a-t-il déclaré. ajoute.