Des chercheurs de Waterloo transforment des déchets plastiques en vinaigre grâce à la lumière du soleil !

Cette avancée propose une approche nouvelle et prometteuse pour réduire la pollution plastique grâce à la photocatalyse, tout en créant un produit chimique utile et à forte valeur ajoutée via un processus inspiré de la nature.

« Notre objectif était de résoudre le problème de la pollution plastique en transformant les microplastiques en produits à haute valeur ajoutée grâce à la lumière du soleil », a déclaré le Dr Yimin Wu, professeur d’ingénierie mécanique et de mécatronique et titulaire de la chaire Tang des nouveaux matériaux énergétiques et de durabilité.

Des plastiques au « vinaigre »

La recherche a été dirigée par Wei Wei, doctorant à Waterloo, sous la direction de Wu, avec le soutien initial d’un fonds conjoint de l’Institut de nanotechnologie de Waterloo et de l’Institut de l’eau.

Les déchets plastiques, en particulier les microplastiques, ont été retrouvés dans de nombreux écosystèmes de la planète, suscitant des inquiétudes quant aux menaces qu’ils représentent pour la vie terrestre et marine ainsi que pour la santé humaine.

Pour répondre à ce problème, l’équipe a développé une photocatalyse en cascade bio-inspirée utilisant des atomes de fer intégrés dans du nitrure de carbone, de manière similaire à certains types de champignons qui décomposent la matière organique grâce à des enzymes.

Une série de réactions chimiques

Lorsqu’il est exposé à la lumière du soleil, ce matériau déclenche une série de réactions chimiques qui transforment les polymères plastiques en acide acétique avec une forte sélectivité. La réaction se déroule dans l’eau, ce qui la rend particulièrement pertinente pour lutter contre la pollution plastique en milieu aquatique.

L’acide acétique est largement utilisé dans la production alimentaire, la fabrication de produits chimiques et les applications énergétiques. L’étude montre qu’il peut être produit à partir de déchets plastiques courants, tels que le PVC, le PP, le PE et le PET, tout en conservant son efficacité dans des mélanges de plastiques.

Cette approche est donc bien adaptée aux flux de déchets réels, offrant une alternative prometteuse à l’incinération des plastiques et pourrait soutenir des modèles plus circulaires d’utilisation des matériaux, tout en proposant une nouvelle stratégie de recyclage des plastiques.

Des bénéfices prometteurs

« Du point de vue à la fois entrepreneurial et sociétal, les bénéfices financiers et économiques associés à cette innovation semblent prometteurs », a déclaré Roy Brouwer, directeur exécutif de l’Institut de l’eau et coauteur de l’article appuyant l’analyse technico-économique.

« Cette méthode permet à l’énergie solaire, abondante et gratuite, de décomposer la pollution plastique sans ajouter de dioxyde de carbone supplémentaire dans l’atmosphère », a affirmé Wu.

Les résultats mettent également en évidence de nouvelles possibilités pour traiter directement les microplastiques. Étant donné que le processus dégrade les plastiques à l’échelle chimique, il pourrait contribuer à prévenir l’accumulation de microplastiques dans les systèmes hydriques.

La recherche s’inscrit dans l’initiative Global Futures de l’université de Waterloo, qui soutient des travaux visant à promouvoir des solutions circulaires et durables face aux défis environnementaux mondiaux.

Bien qu’elle en soit encore au stade de laboratoire, l’équipe estime que cette approche pourrait être adaptée au recyclage et à la dépollution environnementale à grande échelle grâce à l’énergie solaire, et que le système de recyclage photocatalytique pourrait encore être amélioré grâce à une ingénierie stratégique des matériaux et des procédés de fabrication.

Référence de l'article :

Wei Wei et al, Bio‐Inspired Cascade Photocatalysis on Fe Single‐Atom Carbon Nitride Upcycles Plastic Wastes for Effective Acetic Acid Production
Wiley Advanced Energy Materials. DOI:10.1002/aenm.202505453