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Nouveau plastique vert fait à base de dioxyde de carbone et de végétaux - Par : Luis Felipe Gerlein Reyes,

Nouveau plastique vert fait à base de dioxyde de carbone et de végétaux


Luis Felipe Gerlein Reyes
Luis Felipe Gerlein Reyes Profil de l'auteur(e)
Luis Felipe Gerlein est étudiant au doctorat à l’ÉTS. Ses recherches portent sur la nanofabrication et la caractérisation de dispositifs optoélectroniques à base de chalcogénures de plomb, de nanostructures à base de carbone et de matériaux pérovskite.
Programme : Génie électrique 

Des chercheurs de l’université de Stanford, en Californie, ont élaboré une nouvelle façon de fabriquer du plastique à partir de dioxyde de carbone (CO2), de résidus agricoles et d’herbe.  Cette percée apporte une solution plus verte à la fabrication de plastiques à faible teneur en carbone pour remplacer les produits dérivés du pétrole dans l’industrie des biens de consommation.

En 2014, le monde produisait déjà plus de 300 millions de tonnes de plastique. Un des précurseurs le plus commun des plastiques d’aujourd’hui est le polyéthylène téréphtalate (PET), ou polyester. Une grande proportion du PET produit est transformée en polyester pour son utilisation dans les tissus, les textiles et l’industrie automobile, en chlorure de polyvinylidène pour l’emballage des aliments et en polycarbonates pour des lunettes et disques compacts, en plus de milliers d’autres applications  [1]. Plus important encore, la fabrication de plastique est coûteuse en matière de besoins énergétiques, nécessitant de 62 à 108 mégajoules d’énergie par kilogramme de matière produite.

plastique

Fabrication mondiale de plastique, de 1950 à 2014 (en millions de tonnes). Pour d’autres statistiques, visitez Statista

Le plastique est un sous-produit du raffinage du pétrole et du traitement du gaz naturel.  Ces activités sont la cause de fortes émissions de CO2, ce qui contribue au réchauffement climatique. De plus, l’élimination des matériaux produits présente un autre défi.  Une bouteille de boisson en plastique peut mettre 450 ans à se décomposer dans la nature  Selon Matthew Kanan, l’un des auteurs de cette étude et professeur adjoint en chimie à Stanford : « l’utilisation de combustibles fossiles, combinée avec l’énergie nécessaire à la fabrication du PET, génère plus de quatre tonnes de CO2 pour chaque tonne produite de PET [3] ».

Les membres de l’équipe de recherche signalent que l’utilisation d’un sel simple, appelé carbonate de césium, permet d’activer des substances organiques, présentes dans l’herbe et les déchets de l’agriculture, pour mieux réagir avec le CO2.  En particulier, ils ont constaté que le CO2 peut réagir avec l’acide 2-furancarboxylique (FC, acide furoïque) pour former de l’acide 2,5-furandicarboxylique (FDCA) [4]. L’acide furoïque est largement utilisé dans la synthèse de produits pharmaceutiques et agricoles et de produits chimiques industriels.  En outre, le FC est une matière première utilisée dans la production de FDCA.

Le FDCA pourrait remplacer les produits dérivés du pétrole à grande échelle parce que ses sources proviennent de la biomasse et non du pétrole. Le Department of Energy des États-Unis a classé le FDCA comme l’un des 12 produits chimiques prioritaires pour bâtir l’industrie de la « chimie verte » de demain [5].  Le mélange du FDCA avec de l’éthylène glycol résulte en un plastique de remplacement vert appelé polyéthylène furandicarboxylate (PEF).  Le PEF est plus étanche à l’oxygène que le PET, ce qui est un avantage pour les bouteilles de boisson en plastique [6].

La grande contribution de cette étude est le mécanisme pour produire du FDCA à partir de sources respectueuses de l’environnement.  De grandes quantités de déchets issus de l’agriculture, de cannes et de pailles de maïs, et de sciures de bois peuvent être obtenues de nombreuses entreprises dans le monde entier.  À partir de tous ces déchets, un composé industriel est extrait, le furfural, un précurseur de l’acide furoïque.  En combinant de l’acide furoïque avec du CO2 à une température modérée de 200 °C, on obtient un sel fondu qui se transforme en FDCA au bout de quelques heures.

Il s’agit donc d’un procédé plus vert dans la fabrication de plastiques.  Le CO2 est produit par de nombreux procédés industriels; il pourrait maintenant être redirigé vers la fabrication de matières plastiques en PEF. De plus, des rapports montrent déjà que la production de PEF à partir de FDCA crée moins d’émissions de carbone que la production de PET [7].  En effet, un procédé plus propre, qui en plus utilise comme ingrédient un important contaminant, pourrait réduire sensiblement les émissions de CO2 dans l’environnement.  Toutefois, d’autres études sont nécessaires pour mieux quantifier l’impact environnemental réel de ce procédé [5].

Pour plus d’information sur cette étude : SOURCE.

 

 

Luis Felipe Gerlein Reyes

Profil de l'auteur(e)

Luis Felipe Gerlein est étudiant au doctorat à l’ÉTS. Ses recherches portent sur la nanofabrication et la caractérisation de dispositifs optoélectroniques à base de chalcogénures de plomb, de nanostructures à base de carbone et de matériaux pérovskite.

Programme : Génie électrique 

Chaire de recherche : Chaire de recherche du Canada sur les matériaux et composants optoélectroniques hybrides 

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