Réalisation « électrisante » pour fabriquer des polymères plus durables

Des chercheurs en chimie de l’Université Flinders ont « trouvé de l’or » en découvrant une nouvelle façon de fabriquer des polymères « verts » à partir de blocs de construction à faible coût avec seulement une petite quantité d’électricité.

La réaction est rapide et se produit à température ambiante. Aucun initiateur chimique dangereux n’est requis – juste de l’électricité, avec de nombreuses utilisations potentielles, notamment dans l’extraction de l’or et le recyclage des déchets électroniques, révèle une équipe interdisciplinaire dans un article qui vient d’être publié dans le Journal de l’American Chemical Society.

Alors que des centaines de millions de tonnes de plastique sont produites chaque année, dont jusqu’à la moitié est utilisée à des fins uniques, le groupe de recherche de l’Université Flinders travaille sur des options plus durables. L’énergie utilisée dans la production contribue à la pollution et au réchauffement climatique.

“L’utilisation de l’électricité pour produire de nouveaux matériaux est un domaine de recherche émergent qui ouvre de nombreuses portes à de nouveaux produits chimiques et polymères qui peuvent être produits de manière plus durable”, déclare le co-auteur, le Dr Thomas Nicholls, un expert dans l’utilisation de l’électrochimie pour fabriquer des molécules précieuses.

Le processus commence par l’ajout d’un électron au bloc de construction de base ou au monomère. Après avoir “électrocuté” le monomère, il réagit avec un autre bloc de construction dans une réaction en chaîne qui conduit à la formation d’un polymère.

Premier auteur et Ph.D. La candidate Jasmine Pople a déclaré : “Notre méthode de production électrochimique de polymères fournit de nouveaux matériaux hautement fonctionnels et respectueux de l’environnement.”

“L’utilisation de l’électricité pour fabriquer des molécules de valeur se développe rapidement en raison de sa polyvalence. De plus, elle peut générer moins de déchets que les synthèses chimiques traditionnelles et elle peut être alimentée par des énergies renouvelables.”

Le polymère clé fabriqué par l’équipe a des liaisons soufre-soufre dans son squelette. Ces groupes soufrés peuvent faire des choses utiles comme lier des métaux précieux comme l’or. L’équipe a démontré que le polymère clé pouvait éliminer 97 % de l’or des solutions pertinentes pour l’exploitation minière et le recyclage des déchets électroniques.

Les liaisons soufre-soufre peuvent également être rompues et reformées. Cette propriété intéressante a permis à l’équipe de découvrir les conditions pour reconvertir le polymère en son bloc de construction d’origine. C’est une avancée importante dans le recyclage.

En règle générale, lorsque les plastiques courants sont recyclés, ils sont simplement chauffés et transformés en un nouveau produit. Ce processus peut entraîner une dégradation et un recyclage (conversion en un matériau moins précieux), conduisant à une éventuelle élimination dans une décharge.

En revanche, les polymères fabriqués dans les dernières recherches des scientifiques de l’Université Flinders peuvent être reconvertis chimiquement en leurs éléments constitutifs à haut rendement, ce qui signifie que ces éléments constitutifs peuvent être réutilisés pour fabriquer de nouveaux polymères.

L’équipe a également effectué des calculs de mécanique quantique pour comprendre les détails du fonctionnement de la réaction. Les découvertes étaient surprenantes et fortuites.

“La polymérisation a un mécanisme d’auto-correction intelligent : chaque fois qu’une mauvaise réaction se produit, elle s’inverse jusqu’à ce que la réaction correcte se produise, garantissant un polymère uniforme”, explique le chercheur associé en chimie informatique et physique, le Dr Le Nhan Pham.

Les applications futures de cette classe de matériaux comprennent l’assainissement de l’environnement, l’extraction de l’or et l’utilisation du polymère comme agent antimicrobien.