Des chercheuses et des chercheurs de l’Institut Adolphe Merkle, en collaboration avec l’Université technique de Darmstadt, ont mis au point un nouveau type de polymère, le principal composant des plastiques, plus facilement dégradable que les matériaux habituels. Un traitement mécanique tel que le broyage combiné à l’utilisation d’une solution alcaline suffit à en faciliter le recyclage chimique et à en réduire l’impact sur l’environnement.

Selon les chiffres de l’ONU, l’humanité produit environ 430 millions de tonnes de plastiques chaque année ce qui, en raison d’une élimination inadéquate, nuit à la fois à l’environnement, créant des problèmes pour les plantes, la faune et la santé humaine. Mettre au point un plastique dont l’impact soit moindre apparaît évidemment aussi crucial qu’urgent. C’est l’objectif que s'est fixé un groupe de recherche international, dont quatre chercheurs rattachés à l’Institut Adolphe Merkle de l’Université de Fribourg.

Le plastique a le défaut de ses qualités
Les plastiques sont constitués de longues chaînes de molécules appelées polymères. Très solides et très stables, ces chaînes résistent aux processus de décomposition naturelle, ce qui explique pourquoi les plastiques s’accumulent dans la nature. Pour y remédier, les chercheurs de l’Institut Adolphe Merkle, en collaboration avec des collègues de l’Université de Darmstadt et de Strathclyde, ont mis au point de nouvelles structures chimiques permettant de briser plus facilement les liens entre les molécules.

Elimination facilitée
Pour y parvenir, les scientifiques ont eu recours au cyclobutène, une molécule de la famille des hydrocarbures, qui peut être facilement intégré dans de nombreuses sortes de plastiques. «Lorsqu’il est incorporé dans les polymères, ce composé chimique permet leur désagrégation en molécules plus petites sous l’action de forces mécaniques et d’une solution alcaline», explique Peng Liu, spécialiste de la chimie des polymères à l’Institut Adolphe Merkle. C’est cette propriété qui facilite la dégradation chimique des plastiques, contribuant ainsi à réduire la pollution de l’environnement.

Dégradation à la demande
Le principal défi lorsqu'il s'agit de concevoir des polymères dégradables est qu'ils ne doivent pas se dégrader prématurément, c'est-à-dire en cours d’utilisation. «Nous avons réglé ce problème au moyen du cyclobutène, explique Christoph Weder, Professeur à l’Institut Adolphe Merkle, car il joue le rôle d’un interrupteur de dégradation. Celui-ci s’active dans des conditions environnementales spécifiques combinant des forces mécaniques et des conditions alcalines, comme celles que l’on rencontre dans les océans. C’est de cette manière que nous pensons que les plastiques qui intègrent notre composé chimique pourront être plus facilement décomposés et éliminés.»

Mechanically triggered on-demand degradation of polymers synthesized by radical polymerizations , Nature Chemistry