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Acrylic glass, the transparent polymer used in windowpanes, car taillights and furniture, is well suited to recycling, yet much of it still ends up as waste. At ETH Zurich, materials scientist Athina Anastasaki and her team have now reported a lab method that turns it back into its raw material with a yield of up to 98%, at a temperature of just over 200°C.
Le verre acrylique, le polymère transparent utilisé dans les vitrages, les feux arrière de voiture et le mobilier, se prête bien au recyclage, mais une grande partie finit encore à la poubelle. À l'ETH Zurich, la spécialiste des matériaux Athina Anastasaki et son équipe viennent de décrire une méthode de laboratoire qui le retransforme en matière première, avec un rendement allant jusqu'à 98 %, à une température d'un peu plus de 200 °C.
The key step is depolymerization, the breaking of a polymer's long chains back into their monomers, the small molecules that serve as building blocks. Anastasaki's group had shown earlier that this was possible in principle, but only under specific conditions: the polymer chains had to be chemically altered to add weak points, or large amounts of solvents, catalysts or UV light were needed. Another chemical recycling route, pyrolysis, works above 400°C and often leaves the recovered monomers with impurities of up to 3%, which can degrade the quality of the new plastic made from them.
L'étape clé est la dépolymérisation, c'est-à-dire la décomposition des longues chaînes d'un polymère en leurs monomères, les petites molécules qui servent de briques élémentaires. Le groupe d'Anastasaki avait déjà montré auparavant que cela était possible en principe, mais seulement dans des conditions précises : il fallait modifier chimiquement les chaînes du polymère pour y ajouter des points faibles, ou recourir à de grandes quantités de solvants, de catalyseurs ou de lumière UV. Une autre voie de recyclage chimique, la pyrolyse, fonctionne au-delà de 400 °C et laisse souvent aux monomères récupérés des impuretés allant jusqu'à 3 %, qui peuvent dégrader la qualité du nouveau plastique fabriqué à partir d'eux.
The new approach relies on a single substance from the class of N-hydroxyimides. Richard Whitfield, lead author of the study in Nature Chemistry and a former research associate in Anastasaki's group, describes the search that led to it: the team tested candidates systematically until it found this one. Once it is added, the reagent attacks the chains and the reaction proceeds without further intervention. Anastasaki says the team was surprised that one compound was enough. The work was carried out with ETH chemistry professors Tae-Lim Choi and Gunnar Jeschke, whose input she described as essential.
La nouvelle approche repose sur une seule substance de la famille des N-hydroxyimides. Richard Whitfield, premier auteur de l'étude parue dans Nature Chemistry et ancien chercheur associé dans le groupe d'Anastasaki, décrit la recherche qui y a conduit : l'équipe a testé les candidats de façon systématique jusqu'à trouver celui-ci. Une fois ajouté, le réactif attaque les chaînes, et la réaction se poursuit sans autre intervention. Anastasaki affirme que l'équipe a été surprise qu'un seul composé suffise. Les travaux ont été menés avec les professeurs de chimie de l'ETH Tae-Lim Choi et Gunnar Jeschke, dont la contribution a été, selon elle, essentielle.
For companies, the most concrete change is in the equipment. Anastasaki explains that earlier methods would have required firms to modify their processes and plants, a cost she judges too high for most of them. The new method, according to the researchers, could run on existing infrastructure with standard processes. ETH Zurich has filed a patent application and is now looking for licensees, and the chemical industry has shown interest. No date for an industrial rollout has been announced: the next steps are scaling up and mapping the reaction in detail.
Pour les entreprises, le changement le plus concret concerne les équipements. Anastasaki explique que les méthodes antérieures auraient contraint les industriels à modifier leurs procédés et leurs installations, un coût qu'elle juge trop élevé pour la plupart d'entre eux. La nouvelle méthode, selon les chercheurs, pourrait fonctionner sur les infrastructures existantes avec des procédés standard. L'ETH Zurich a déposé une demande de brevet et recherche désormais des licenciés, et l'industrie chimique a manifesté son intérêt. Aucune date de déploiement industriel n'a été annoncée : les prochaines étapes consistent à changer d'échelle et à cartographier la réaction en détail.
The limits are clear. The method works on acrylic glass only, and other plastics need other approaches. Anastasaki says her group will try to apply the same principle to polystyrene, one of the most widely used plastics in the world, but that is an intention, not a result. For now, the figures come from laboratory experiments, and they will have to be reproduced at larger scale before anyone can judge what the process would cost and yield in a plant.
Les limites sont claires. La méthode ne fonctionne que sur le verre acrylique, et les autres plastiques demandent d'autres approches. Anastasaki affirme que son groupe tentera d'appliquer le même principe au polystyrène, l'un des plastiques les plus utilisés au monde, mais il s'agit d'une intention, pas d'un résultat. Pour l'heure, les chiffres proviennent d'expériences de laboratoire, et il faudra les reproduire à plus grande échelle avant de pouvoir évaluer le coût et le rendement du procédé dans une usine.