Une molécule de la nature fournit des polymères entièrement recyclables – Technoguide

Les plastiques sont parmi les matériaux les plus réussis des temps modernes. Cependant, ils créent également un énorme problème de déchets. Des scientifiques de l’Université de Groningen (Pays-Bas) et de l’Université des sciences et technologies de Chine orientale (ECUST) à Shanghai ont produit différents polymères à partir d’acide lipoïque, une molécule naturelle. Ces polymères sont facilement dépolymérisés dans des conditions douces. Environ 87% des monomères peuvent être récupérés sous leur forme pure et réutilisés pour fabriquer de nouveaux polymères de qualité vierge. Le processus est décrit dans un article publié dans la revue Matter le 4 février.

Un problème avec le recyclage des plastiques est qu’il en résulte généralement un produit de qualité inférieure. Les meilleurs résultats sont obtenus par recyclage chimique, dans lequel les polymères sont décomposés en monomères. Cependant, cette dépolymérisation est souvent très difficile à réaliser. Au Centre de recherche commun des scientifiques du prix Nobel Feringa, une collaboration entre l’Université de Groningue et ECUST, les scientifiques ont développé un polymère qui peut être créé et entièrement dépolymérisé dans des conditions douces.

Auto-guérison

«Nous avons trouvé un moyen de produire des polymères à partir de la molécule naturelle d’acide lipoïque de manière très contrôlée», explique Ben Feringa, professeur de chimie organique à l’Université de Groningen. «C’est une belle molécule et un bloc de construction parfait qui a été créé par la nature. La molécule a une structure cyclique qui comprend une liaison soufre-soufre. Lorsque cette liaison est rompue, les atomes de soufre peuvent réagir avec ceux d’un autre monomère. «Ce processus était connu auparavant, mais nous avons réussi à trouver un moyen de le contrôler et de créer des polymères longs.

La molécule possède également un groupe carboxyle, qui réagit facilement avec les ions métalliques. Ceux-ci peuvent réticuler les polymères, ce qui donne un matériau élastique. En dissolvant la molécule dans l’eau avec de l’hydroxyde de sodium, puis en évaporant l’eau, un film polymère plus ferme est produit par des liaisons ioniques. Comme la polymérisation est réalisée par des liaisons réversibles, le matériau est également auto-cicatrisant, explique Feringa: «Lorsqu’il est coupé, vous pouvez simplement presser les extrémités ensemble et elles se reconnecteront en quelques minutes.

Entièrement réversible La plupart des travaux de l’article Matériaux ont été réalisés par Qi Zhang, d’abord en tant que doctorant à l’ECUST à Shanghai, puis en tant que chercheur postdoctoral à l’Université de Groningen. «L’acide lipoïque est une petite molécule naturelle avec une structure élégante», dit-il. «Nous n’avons pas eu à refaire la conception fastidieuse du monomère pour obtenir une polymérisation entièrement réversible. La simple exposition des polymères à l’hydroxyde de sodium dissout les polymères en monomères. «En ajoutant un peu d’acide, les monomères précipitent et peuvent être récupérés. La qualité de ces monomères recyclés est identique à celle du matériau d’origine ».

«Nos expériences montrent ce qui est possible avec ces monomères», ajoute Feringa. «Nous pouvons même recycler plusieurs fois le matériau en monomères, sans perte de qualité. Cependant, les applications industrielles de ce nouveau polymère sont encore loin. Feringa: «C’est une preuve de principe. Nous menons actuellement des expériences pour créer des polymères dotés de nouvelles fonctionnalités et pour mieux comprendre les processus de polymérisation et de dépolymérisation. De plus, bien que 87% des monomères puissent déjà être récupérés, les scientifiques veulent se rapprocher le plus possible de cent pour cent. «Nos expériences montrent que nous pouvons produire, de manière contrôlée, des polymères élastiques durs et mous qui peuvent être entièrement dépolymérisés», résume Feringa. «Cette molécule est vraiment très prometteuse.

Le travail décrit dans l’article de Matter a été réalisé au Centre commun de recherche scientifique du prix Nobel de Feringa. L’Institut de recherche est dirigé par le lauréat du prix Nobel de chimie 2016 Ben Feringa et les professeurs Da-Hui Qu et He Tian. Feringa a reçu une chaire honorifique à l’ECUST en novembre 2016. Le Centre commun de recherche scientifique du prix Nobel de Feringa a été officiellement ouvert en octobre 2017.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université de Groningen. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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