Le PEF déclare la guerre au PET
Le bioplastique PEF pourrait résoudre certains problèmes causés par le PET. Sa fabrication, longue et énergivore, a jusqu'à présent empêché une production de masse. Des chercheurs de l'ETH Zurich ont désormais mis au point une méthode qui pourrait enfin rendre le PEF commercialisable.
![Bouteilles en PET](/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2018/07/pef-statt-pet/_jcr_content/news_content/fullwidthimage/image.imageformat.930.3717716.png)
Le problème posé par le plastique est sur toutes les lèvres. Chaque année, environ 50 millions de tonnes de plastique polyéthylène téréphtalate (PET) sont produites, et la tendance est à la hausse. Comme le recyclage est généralement coûteux et difficile à mettre en œuvre sur le plan technologique, de très nombreux déchets plastiques finissent dans les océans ou sont incinérés, ce qui entraîne des émissions massives de CO2-Les émissions de CO2 sont également importantes. Et l'utilisation de pétrole pour la fabrication est également problématique. Mais aucun d'entre nous ne peut renoncer complètement au plastique.
"Les polymères et les plastiques sont des matériaux très utiles qui rendent possible une large palette d'applications quotidiennes. Les voitures plus légères, les smartphones, les vêtements modernes et de nombreux appareils médicaux n'existeraient pas, par exemple, si nous n'avions pas inventé les polymères", explique Jan-Georg Rosenboom, doctorant fraîchement diplômé dans le groupe de recherche du professeur ETH Massimo Morbidelli au Département des sciences chimiques et des sciences biologiques appliquées. "La question est de savoir comment nous pouvons réduire l'impact écologique négatif du plastique tout en préservant ses avantages pour notre société".
De meilleures propriétés des matériaux
![PEF bioplastique](/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2018/07/pef-statt-pet/_jcr_content/news_content/textimage_1462811380/image.imageformat.text50percent.1814927549.jpg)
Les polymères biosourcés, appelés bioplastiques, pourraient constituer une réponse à ce problème. Celui-ci présente des propriétés très similaires à celles des plastiques traditionnels, mais il est fabriqué à partir de matières premières végétales au lieu de pétrole brut. Certains bioplastiques sont en outre biodégradables et permettent un meilleur compostage.
Le groupe de Massimo Morbidelli étudie entre autres le bioplastique appelé polyéthylène furanoate (PEF). Le PEF est chimiquement très proche du PET, mais il est composé à cent pour cent de matières premières renouvelables, comme les déchets forestiers et agricoles. Sa structure moléculaire légèrement différente permet en outre d'améliorer les propriétés du produit : les bouteilles en PEF nécessitent par exemple moins de matériau, sont plus légères et plus stables que leurs concurrentes en PET et permettent de conserver les boissons plus longtemps. Bien que le PEF ne soit pas biodégradable, il peut être recyclé et incinéré de manière écologique, car il n'émet pas de CO2-Les émissions de CO2 sont faibles.
Si le PEF n'a pas encore réussi à s'imposer sur le marché, c'est surtout à cause de sa production, qui nécessite beaucoup de temps et d'énergie. Les doctorants de l'ETH Jan-Georg Rosenboom et Peter Fleckenstein ont développé, en collaboration avec le professeur de l'ETH Giuseppe Storti, un procédé qui pourrait permettre au PEF de percer sur le marché. Les résultats de leurs recherches ont été publiés hier dans la revue spécialisée Nature Communications.
Une fabrication rapide et efficace sur le plan énergétique
"Notre méthode réduit le temps de fabrication de plusieurs jours à quelques heures. De plus, contrairement aux méthodes précédentes, elle permet d'éviter les décolorations dans le produit final", explique Jan-Georg Rosenboom, qui ajoute : "Au lieu de faire réagir les chaînes de polymères habituelles en forme de corde avec deux points d'extrémité, nous commençons par former des anneaux à partir de ces mêmes chaînes, qui n'ont donc plus de fin. Ces anneaux peuvent ensuite être polymérisés en PEF de manière beaucoup plus rapide et contrôlée. En effet, aucun sous-produit chimique ne se forme et ne doit être évacué lorsque l'on ouvre les anneaux et qu'on les attache les uns aux autres pour former la corde de polymère finale. La réaction très rapide en quelques minutes permet d'obtenir des produits PEF supérieurs au PET en termes de propriétés matérielles et de réduire les besoins en énergie."
En outre, la méthode d'ouverture de l'anneau permet d'ajuster précisément la qualité du produit, ce qui n'était pas possible avec le procédé de fabrication précédent. De ce fait, la nouvelle méthode pourrait également être intéressante pour la fabrication d'autres types de plastique et de bioplastique. En raison des bonnes propriétés du matériau, le PEF pourrait éventuellement remplacer les matériaux multicouches qui sont difficiles à recycler.
Actuellement, les scientifiques étudient, en collaboration avec l'entreprise Sulzer, comment le nouveau processus pourrait être mis en œuvre dans la production industrielle de masse. Malgré les nombreux avantages qu'il offre, le PEF ne peut pas résoudre à lui seul tous les problèmes, explique Rosenboom, qui souligne que "la formation et une conscience accrue de la gestion du plastique resteront importantes pour mettre un terme à l'augmentation de la pollution. Cependant, les progrès dans les technologies de fabrication et de recyclage faciliteront la transition vers une société durable."
Référence bibliographique
Rosenboom JG, Hohl DK, Fleckenstein P, Storti G, Morbidelli M : Polyéthylène furanoate de grade bouteille issu de la polymérisation à cycle ouvert d'oligomères cycliques. Nature Communications, 24 juillet 2018, doi : page externe10.1038/s41467-018-05147-y