
Des chercheurs démontrent leur capacité à éliminer les particules toxiques des pneus en fin de vie
Performances thermiques, répartition des produits et évolution morphologique en pyrolyse micro-onde des pneumatiques EOL. Crédit: Génie chimique naturel (2024). DOI : 10.1038/s44286-024-00110-9
Les pneus sont un élément indispensable de la vie quotidienne. Sans eux, nos véhicules ne seraient qu’un ensemble de pièces assemblées, pratiques pour s’asseoir, mais pas efficaces pour arriver là où vous allez.
Bien que leur utilité soit incontestable, les pneus posent néanmoins certains problèmes. Un rapport de la Federal Highway Administration de 2016 révèle que 280 millions de pneus sont jetés chaque année aux États-Unis. À l’échelle mondiale, ce nombre est bien plus élevé : plus d’un milliard, selon un rapport du Conseil mondial des entreprises pour le développement durable.
Que faire de ces pneus usagés est une conversation constante et souvent compliquée.
Les pneus sont des matériaux composites qui contiennent de nombreux composants, notamment une molécule connue sous le nom de 6PPD, qui offre une protection UV pour aider le caoutchouc présent dans les pneus à durer plus longtemps. Le 6PPD y parvient en absorbant les rayons du soleil et en empêchant le matériau de se décomposer en raison de réactions avec l’ozone et d’autres espèces réactives de l’oxygène dans l’air.
Cependant, à mesure que les pneus s’usent au contact des revêtements routiers, ils libèrent des particules de 6PPD dans l’environnement. Le ruissellement des eaux pluviales transporte ces particules toxiques dans les systèmes d’eau douce et d’autres plans d’eau, où le produit chimique peut rapidement tuer les poissons, même à petites doses. Récemment, des tribus du nord-ouest du Pacifique ont déposé une pétition demandant à l’Environmental Protection Agency d’envisager d’établir des réglementations interdisant l’utilisation de ce produit chimique.
Des chercheurs de l’Université du Delaware du Centre pour l’innovation des plastiques et du Département de génie chimique et biomoléculaire, dirigés par Dion Vlachos, titulaire de la chaire Unidel Dan Rich en énergie, ont développé une méthode pour aborder la décontamination des pneus en fin de vie du 6PPD.
Les chercheurs ont récemment publié leur approche dans Génie chimique natureldémontrant un moyen de transformer le 6PPD en produits chimiques sûrs et de transformer les restes de caoutchouc en miettes en aromatiques et en noir de carbone, un matériau semblable à la suie que l’on trouve dans tout, des pigments aux cosmétiques en passant par l’électronique.
Réutiliser les matériaux des pneus en toute sécurité
Selon Vlachos, les pneus sont responsables d’environ un tiers des microplastiques présents dans l’environnement. En effet, près de 25 % des composants d’un pneu sont constitués de caoutchouc synthétique, qui est un plastique.
Sous l’exposition au rayonnement solaire, la 6PPD se transforme en 6PPD-quinone, ce qu’on appelle une dicétone, ou une molécule composée de deux groupes cétones. Les pneus eux-mêmes constituent une source majeure de ces molécules de dicétone. Et ce ne sont pas seulement les microplastiques qui résultent de l’usure des pneus lors de leur utilisation. Ces molécules peuvent également être libérées dans l’environnement par les pneus laissés dans les décharges et exposés aux éléments, comme les précipitations.
“Vous ne pouvez pas mettre un filtre sur l’environnement comme vous pourriez avoir un filtre sur votre sèche-linge domestique pour capturer ces fibres”, a déclaré Vlachos, qui dirige également le Delaware Energy Institute.
Alors que d’autres acteurs du domaine ont tenté de décomposer les matériaux des pneus en utilisant une chaleur élevée, grâce à un processus connu sous le nom de pyrolyse, le 6PPD est tenace et les molécules de dicétone restent dans l’huile laissée sur place. Si l’huile est utilisée dans du carburant ou dans d’autres matériaux, les molécules de dicétone les accompagnent, ce qui pose problème.
L’équipe Vlachos a donc décidé d’essayer de supprimer le 6PPD via un processus connu sous le nom d’extraction chimique. Cela impliquait de placer des morceaux de pneu de taille millimétrique, ou des miettes de caoutchouc, dans un réacteur à micro-ondes classique, de chauffer les matériaux et d’utiliser un solvant chimique pour séparer rapidement le 6PPD des autres molécules présentes.
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Une fois les molécules 6PPD éliminées, elles peuvent être transformées chimiquement en produits chimiques sûrs qui peuvent être utilisés ou vendus à petit prix. Le reste du pneu, quant à lui, peut être recyclé selon les méthodes classiques de recyclage du plastique – un plus, étant donné qu’il n’existe actuellement aucune alternative aux pneus en général. Cela permettrait d’utiliser sans souci les matériaux de pneus restaurés dans des applications pratiques, par exemple sur les terrains de football, les terrains de jeux ou dans l’asphalte des routes.
Les miettes de caoutchouc pourraient également être utilisées dans les aromatiques, qui sont des matières premières pour une large gamme de produits de consommation, ou comme noir de carbone, un matériau semblable à la suie présent dans de nombreux pigments, éléments conducteurs/isolants et agents de renforcement, entre autres.
L’équipe de recherche de l’UD a protégé cette nouvelle approche par l’intermédiaire du Bureau de l’innovation économique et des partenariats de l’université.
À ce jour, l’équipe de recherche a prouvé cette approche à l’échelle du laboratoire, selon Vlachos, et une analyse technico-économique a montré que le coût semble très raisonnable. Il s’agit d’une étape positive, mais il reste encore du travail à faire et le temps presse.
Dans le monde, le nombre de pneus en fin de vie continue d’augmenter, certains rapports estimant qu’il pourrait y avoir jusqu’à cinq milliards de pneus devant être éliminés dans le monde d’ici 2030. Parallèlement, l’utilisation de pneus usagés aux États-Unis a diminué de 25 % entre 2013. et 2021.
“Je pense que le recyclage du pneu lui-même est important, il existe donc des solutions véritablement circulaires qui font du surcyclage”, a-t-il déclaré. “Nous devons fabriquer des choses à une échelle suffisamment grande et à un coût raisonnable en dehors du laboratoire. Cela doit être démontré avec des installations pilotes. Nous ne l’avons pas fait.”
Faire passer les solutions du laboratoire au monde réel nécessitera davantage d’efforts et de temps d’ingénierie. Disposer d’un centre dédié à l’innovation dans le secteur des plastiques à l’UD constitue un avantage certain, a déclaré Vlachos, car il rassemble une masse critique de personnes qui parlent, réfléchissent et travaillent sur ces questions. Les startups et d’autres esprits, ainsi que l’industrie automobile, joueront un rôle clé dans l’adoption de solutions.
“Nous devons éduquer la communauté. Nous avons besoin de sensibilité sociale, de sensibilisation. Ce n’est pas un problème qui se résoudra tout seul”, a déclaré Vlachos.
Plus d’informations :
Sean Najmi et al, Décontamination des pneus en fin de vie issus du 6PPD et upcycling, Génie chimique naturel (2024). DOI : 10.1038/s44286-024-00110-9
Fourni par l’Université du Delaware
Citation: Décontamination des pneus toxiques : des chercheurs démontrent leur capacité à éliminer les particules toxiques des pneus en fin de vie (20 novembre 2024) récupéré le 20 novembre 2024 sur
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