Des chercheurs découvrent une façon plus intelligente de recycler le polyuréthane

Des chercheurs de l’université d’Aarhus ont découvert une meilleure méthode pour recycler la mousse de polyuréthane contenue dans des articles tels que les matelas. C’est une excellente nouvelle pour l’industrie naissante qui vise à récupérer chimiquement les composants d’origine du matériau, rendant ainsi ses produits moins chers et de meilleure qualité.

Le polyuréthane (PUR) est un matériau plastique indispensable utilisé dans les matelas, l’isolation des réfrigérateurs et des bâtiments, les chaussures, les voitures, les avions, les pales d’éoliennes, les câbles et bien plus encore. On pourrait le qualifier de matériau miracle s’il n’était pas également un fardeau environnemental et climatique. La plupart des produits PUR jetés dans le monde finissent par être incinérés ou jetés dans des décharges.

C’est problématique car les principaux composants du matériau sont principalement extraits du pétrole fossile. Et nous parlons de quantités importantes. En 2022, le marché mondial du PUR a atteint près de 26 millions de tonnes, et les prévisions pour 2030 prévoient près de 31,3 millions de tonnes, dont environ 60 % seront de la mousse sous diverses formes.

Il existe cependant une petite industrie en pleine croissance qui décompose chimiquement (dépolymérise) le PUR en ses principaux composants d’origine, le polyol et l’isocyanate, dans le but de les réutiliser comme matières premières dans de nouveaux produits PUR.

Il reste encore beaucoup à faire avant que leur production puisse réellement concurrencer celle des matières « vierges ». La séparation et la purification des éléments recherchés sont coûteuses.

Décomposer et séparer en une seule fois

C’est là qu’intervient une équipe de chercheurs de l’université d’Aarhus, qui ont eu une idée brillante. Ils se sont basés sur une méthode déjà utilisée par les entreprises en question, à savoir la décomposition de la mousse PUR par acide (acidolyse).

Mais les entreprises ne séparent pas le PUR décomposé en polyol et isocyanate. Il en résulte un mélange qui ne peut pas être recyclé directement mais qui oblige leurs clients à utiliser de nouvelles recettes.

Les chercheurs de l’AU ne sont pas seulement capables de décomposer le PUR et de séparer les deux principaux composants, ils y parviennent en une seule fois. Ils chauffent de la mousse de PUR flexible à 220 °C dans un réacteur avec un peu d’acide succinique (voir encadré). Ils utilisent ensuite un filtre qui retient un matériau et laisse passer l’autre.

Ce sont les polyols qui passent et ils le font dans une qualité comparable à celle du polyol vierge, ce qui permet de les utiliser dans la nouvelle production de polyuréthane. La partie solide du mélange de produits filtrée est transformée en une diamine dans un processus d’hydrolyse simple, qui est utilisée dans la production d’isocyanates et donc de PUR.

Les chercheurs ont ainsi pu récupérer jusqu’à 82 % du poids du matériau d’origine de la mousse PUR souple utilisée dans les matelas, sous forme de deux fractions distinctes de diamines et de polyols. Les chercheurs ont récemment publié leurs résultats dans la revue Chimie verte.

Un énorme potentiel dans l’industrie

« La méthode est facile à mettre en œuvre à grande échelle », souligne l’un des auteurs de l’étude, Steffan Kvist Kristensen, professeur adjoint au Centre interdisciplinaire de nanosciences (iNANO) de l’université d’Aarhus.

Il voit un énorme potentiel de recyclage des déchets de mousse PUR dans les usines qui les utilisent comme matière première (plaques) dans leur production.

« Mais la perspective de traiter également les déchets PUR des consommateurs nécessite un développement supplémentaire », ajoute-t-il.

Les fabricants de l’industrie PUR utilisent chacun des formules uniques pour obtenir des propriétés matérielles spécifiques pour leurs produits.

Par conséquent, un certain nombre de défis doivent être résolus avant qu’une véritable économie dans le recyclage du polyuréthane puisse être réalisée :

• Tri des déchets
• Logistique
• Tri du PUR par types

La dépolymérisation n’est donc qu’une petite partie de la solution.

Les chercheurs de l’AU ont également testé la combinaison acidolyse et hydrolyse sur de la mousse PUR régénérée et de la mousse PUR rigide. Et ça marche. Mais les chemins vers une économie circulaire sont encore plus longs ici.

La mousse PUR rigide est principalement utilisée comme matériau isolant, mais les efforts visant à la transformer en matières premières précieuses en sont encore à leurs balbutiements.

Actuellement, les chercheurs testent la nouvelle technologie sur d’autres matériaux en polyuréthane pour voir comment ceux-ci peuvent être recyclés. Ils étudient également comment l’acide dicarboxylique, qui fait partie du processus, peut être réutilisé. De plus, ils testeront les matériaux recyclés pour créer de nouveaux produits afin de montrer que la technologie peut réellement créer une économie circulaire.