La planète se noie sous le plastique : seulement 9 % du plastique est recyclé… mais ces nouvelles technologies pourraient transformer des tonnes de déchets en carburants, monomères et produits à haute valeur ajoutée

La montagne de plastique que nous produisons ne cesse de croître et menace déjà de submerger les systèmes de gestion des déchets. Selon une nouvelle étude scientifique signée par un consortium d'universités et de laboratoires aux États-Unis, la production annuelle de plastique pourrait avoisiner les 500 millions de tonnes en 2025 et les déchets plastiques accumulés pourraient dépasser les 12 milliards de tonnes. Sur tout ce volume, seulement 9 % environ sont recyclés. Le reste finit enfoui, incinéré ou directement mal géré, avec des émissions croissantes d'équivalent CO2 et une pollution des sols, des rivières et des océans.

Le travail, publié dans la revue RSC Sustainability, se concentre sur ce que le soi-disant recyclage chimique et l'upcycling des plastiques peuvent contribuer à cesser de considérer ce sac de supermarché ou ce pot de yaourt comme des déchets sans débouché et à commencer à les traiter comme des matières premières pour de nouveaux matériaux, carburants et produits chimiques de grande valeur.

Une crise qui ne peut être résolue uniquement avec le conteneur jaune

Quiconque sépare les conteneurs à la maison pourrait penser que le problème est presque résolu. La photo globale est très différente. La revue rappelle que les infrastructures actuelles ne permettent de récupérer qu'une petite fraction du plastique que nous mettons sur le marché et que le taux de recyclage réel est d'environ neuf pour cent à l'échelle mondiale.

Le reste est réparti entre les décharges, les incinérateurs et les décharges sauvages. L’incinération fournit certes de l’énergie, mais elle émet également de grandes quantités de gaz à effet de serre. Les auteurs calculent que les émissions liées à la combustion des plastiques pourraient atteindre vers le milieu du siècle de l’ordre de plusieurs gigatonnes d’équivalent CO2 si le cap n’est pas modifié.

Le recyclage mécanique classique fonctionne relativement bien avec des flux propres et simples. Par exemple, des bouteilles PET bien séparées ou certains contenants rigides en polyéthylène. Cependant, cela ne suffit pas lorsque nous parlons de mélanges complexes, de plastiques hautement contaminés ou de stratifiés multicouches comme de nombreux emballages alimentaires. Dans ces cas, la qualité du matériau diminue à chaque cycle et le résultat est généralement un produit de moindre valeur.

Ce que propose l'upcycling chimique

C’est là qu’intervient le recyclage chimique, que l’étude présente comme un ensemble de technologies différentes plutôt que comme une solution unique. L’idée commune est de décomposer le plastique en unités chimiques de base ou en molécules plus simples qui pourront ensuite être réintroduites dans l’industrie.

Une première famille est celle des procédés à base de solvants sélectifs. Au lieu d'écraser le récipient, le polymère approprié est dissous avec un solvant conçu à cet effet puis récupéré par précipitation. Cela permet de séparer différentes couches dans un même conteneur et d'obtenir des polymères propres, élément essentiel pour les emballages complexes ou les déchets électroniques.

Une autre voie est la dépolymérisation. Dans les plastiques de condensation tels que le PET, les polyamides ou les polycarbonates, la réaction peut être inversée avec la chaleur, les catalyseurs et parfois la pression, jusqu'à revenir aux monomères utilisés pour fabriquer du plastique avec la qualité d'un matériau pratiquement vierge. C'est une sorte de défaire le pull point par point.

Le troisième bloc majeur concerne les conversions thermochimiques. La pyrolyse chauffe les plastiques en l’absence d’oxygène et les transforme en liquides semblables à de l’essence pouvant alimenter les raffineries ou les processus pétrochimiques. La gazéification va encore plus loin et génère du gaz de synthèse qui sert de base aux carburants et aux produits chimiques. La liquéfaction hydrothermale utilise de l'eau dans des conditions proches ou supérieures au point critique pour décomposer les plastiques tels que les polyoléfines et produire des huiles utilisables.

Dans tous les cas, l’objectif de l’upcycling n’est pas seulement de « sauver » les déchets mais de les transformer en quelque chose de plus grande valeur que le plastique d’origine ou du moins comparable, en évitant la dégradation de qualité typique du recyclage mécanique.

Micro-ondes, catalyseurs et autres pièces du puzzle

L'article examiné se concentre sur plusieurs lignes émergentes qui cherchent à rendre ces processus plus efficaces et moins énergivores. L’un d’eux est l’utilisation de micro-ondes pour accélérer la dépolymérisation et d’autres réactions. Par rapport aux fours conventionnels, l’énergie est déposée plus directement dans le matériau et les durées et températures de fonctionnement sont réduites.

Les catalyseurs avancés sont un autre élément clé. Le rôle des liquides ioniques se présente comme un milieu et en même temps un catalyseur, capable de dissoudre les plastiques difficiles et de stabiliser les nanoparticules métalliques actives. Des projets européens tels que TWICE testent déjà des systèmes combinant des liquides ioniques et des micro-ondes pour convertir les déchets de polyéthylène et de polypropylène en hydrogène très pur et en carbone solide récupérable, fonctionnant à des pressions proches de la pression atmosphérique et à des températures inférieures à trois cents degrés Celsius.

L'étude examine également les approches de catalyse tandem et de co-traitement, dans lesquelles les flux de plastique sont traités aux côtés de la biomasse ou d'autres flux industriels pour tirer parti des équipements existants et mieux équilibrer la gamme de produits. Le tout avec une idée de base que les auteurs répètent à plusieurs reprises, la nécessité d’intégrer la chimie, le génie des procédés, l’analyse du cycle de vie et l’économie pour éviter les surprises environnementales.

Que manque-t-il pour que cela cesse d’être une promesse ?

Malgré ce potentiel, l’étude elle-même rappelle que le recyclage chimique et l’upcycling représentent aujourd’hui une fraction minime du total du plastique recyclé, de l’ordre d’un dixième de point de pourcentage. La plupart des filières sont à l'échelle du laboratoire ou de l'usine pilote et des questions restent encore à résoudre, notamment la stabilité réelle des catalyseurs, la gestion des impuretés et l'adaptation de ces technologies à des flux de déchets très variables.

Les analyses du cycle de vie et de la viabilité économique indiquent que l’équilibre climatique s’améliore dans une large mesure lorsque l’énergie qui alimente ces processus provient de sources renouvelables et lorsque la production ou l’incinération de plastique vierge est remplacée. En revanche, s’ils sont utilisés principalement pour produire de l’énergie à partir de déchets sans contrôles stricts, les avantages climatiques peuvent être dilués et ne pas compenser d’autres options telles que la réduction de la consommation ou la réutilisation.

Pour les citoyens, tout cela se traduit par quelque chose de bien concret. Il est probable que dans les années à venir, nous verrons davantage d’annonces d’usines de « recyclage avancé » ou de « recyclage chimique » des plastiques. Il convient de se demander quels produits sortent réellement de ces installations, quelle énergie elles consomment et comment leurs émissions sont contrôlées, pour éviter qu’elles ne deviennent de simples maquillages verts pour d’anciennes pratiques.

Trier correctement les déchets, réduire les emballages à usage unique et opter pour des produits réutilisables resteront la base. À moyen et long terme, si ces technologies sont développées de manière rigoureuse, elles peuvent aider ce sac qui finit aujourd'hui dans une décharge à devenir une matière première précieuse ou de l'hydrogène propre dans une économie plus circulaire.

L'article scientifique original qui analyse en détail ces itinéraires supracyclables a été publié dans la revue Durabilité RSE.

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