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STRAP : un nouveau procédé de recyclage des polymères multicouches

Posté le par Arnaud Moign dans Matériaux, Biotech & chimie

Chaque année, plus de 100 millions de tonnes de thermoplastiques multicouches sont produites dans le monde. Si l’utilité des films complexes n’est plus à démontrer, leur recyclage demeure en revanche un véritable casse-tête. Des ingénieurs de l’université du Wisconsin-Madison ont développé une nouvelle méthode de séparation à base de solvant : la méthode STRAP.

Les films multicouches complexes portent bien leur nom, car ils peuvent être constitués d’une grande variété de résines polymères (polyamide, polystyrène, PVC, polyéthylène, PET, etc.) et de plus d’une dizaine de couches de matière. Malheureusement, faute de solutions techniques de recyclage, ces plastiques finissent généralement en enfouissement ou en incinération.

Le recyclage chimique : une nécessité

Jusqu’ici peu rentables, les technologies de recyclage chimique sont à présent considérées comme l’avenir du recyclage des plastiques, car elles permettent une récupération des résines d’origine.

Comme beaucoup de chercheurs et d’industriels à travers le monde, l’équipe d’ingénieurs de l’université du Wisconsin-Madison dont il est question ici travaille donc sur le recyclage chimique et en particulier sur un procédé de récupération à base de solvant : le procédé STRAP.

Qu’est-ce que le procédé STRAP ?

STRAP signifie “Solvent-Targeted Recovery and Precipitation”. Ce procédé consiste à réaliser différents cycles de dissolution/précipitation en utilisant des solvants sélectifs, ce qui permet la séparation de chaque résine.

Chaque cycle comprend plusieurs étapes :

  1. dissolution dans un solvant sélectif ;
  2. filtration de la résine dissoute ;
  3. reprécipitation de la résine et récupération du solvant ;
  4. répétition du procédé avec un autre solvant.

Comme expliqué dans la publication du 20 novembre 2020 pour le journal Sciences advances, la faisabilité de ce procédé a d’ores et déjà été démontrée sur un film multicouche postindustriel composé de trois résines :

  • du polyéthylène (PE) ;
  • un copolymère d’éthylène – alcool vinylique (EVOH) ;
  • du polyéthylène téréphtalate (PET).

Les résultats obtenus par l’équipe des professeurs George Huber et Reid Van Lehn sont plutôt encourageants, car :

  • d’un point de vue chimique, les résines recyclées sont similaires aux résines brutes.
  • d’un point de vue économique, une analyse détaillée du procédé STRAP appliqué à ce multicouche indique un coût de la matière recyclée (PE, EVOH et PET) équivalent à celui de la matière vierge pour un flux annuel de 3 800 tonnes de matériau.

Le choix du solvant : la clé du succès

La réelle difficulté de ce procédé est dans le choix du solvant adapté à chaque résine, compte tenu de la complexité des films multicouches et de la quantité importante de solvants industriels et de mélanges disponibles.

Pour être efficace, le procédé STRAP s’appuie donc sur un outil numérique appelé conductor-like screening model for realistic solvents (COSMO-RS). Cet outil est capable de calculer la solubilité de polymères dans des mélanges de solvant à différentes températures, ce qui permet de réduire le choix de solvants possibles et de sélectionner le plus adapté.

D’après le communiqué de presse publié sur le site de l’université du Wisconsin-Madison : « L’objectif, à terme, est de développer un système de calcul qui permettra aux chercheurs de trouver des combinaisons de solvants pour recycler toutes sortes de plastiques multicouches. »

Les travaux de cette équipe vont se poursuivre, d’une part par l’application de ce procédé à d’autres multicouches, mais aussi en cherchant à démontrer qu’il est possible de créer de nouveaux matériaux plastiques à partir des résines récupérées.

Pour aller plus loin

Posté le par Arnaud Moign


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