Une équipe japonaise met au point un plastique capable de se dissoudre dans l’eau de mer

Actualité en science des matériaux

Une équipe japonaise, regroupant des chercheurs de l’Université de Tokyo et du centre RIKEN pour les matériaux émergents de Saitama, vient d’élaborer un composé plastique pouvant se dissoudre dans de l’eau de mer, ou de se dégrader en quelques jours lorsqu’il est enfoui dans le sol. Cette innovation de rupture dans le domaine de la science des matériaux répond à une urgence concernant la gestion écologique des matières plastiques, et leur élimination dans l’environnement.

Largement employés dans les secteurs de l’emballage, de la santé, du textile, les matériaux plastiques sont performants, peu chers et peuvent être produits rapidement et en quantités industrielles. En revanche, ces composés se dégradent extrêmement lentement dans l’environnement, et leur recyclage est compliqué. La composition des plastiques varie en fonction des propriétés attendues pour l’usage auquel ils sont destinés et leur traitement en tant que déchets nécessite leur séparation et leur tri. La législation récente visant à restreindre certaines utilisations a permis de limiter, dans une certaine mesure, la croissance des déchets plastiques.

Pour répondre à cette problématique urgente, une équipe de recherche japonaise vient de développer un plastique supramoléculaire, constituant une innovation de rupture pour cette classe de matériaux.

Chimie supramoléculaire

La chimie supramoléculaire est une branche de la chimie qui étudie les interactions non covalentes, ou faiblement covalentes, entre les atomes d’une molécule ou entre les molécules d’un ensemble moléculaire. En termes simples, les plastiques supramoléculaires sont conçus de manière à ce que leurs composants se séparent au contact de l’eau de mer.

Pour obtenir cette propriété, les chercheurs de l’Université de Tokyo et du centre RIKEN pour les matériaux émergents de Saitama, ont utilisé des connexions moléculaires spéciales, les ponts salins réticulés, qui confèrent nativement des propriétés de stabilité aux ensembles moléculaires qu’ils permettent de former.

Ces ponts salins ont permis de synthétiser un plastique composé d’hexamétaphosphate de sodium, un additif alimentaire courant, et d’un monomère à base de guanidinium. Les ponts salins, qui dotent la structure moléculaire obtenue d’une grande solidité, se dissolvent en totalité au contact des électrolytes contenus dans l’eau de mer. Mieux encore, il est possible selon les chercheurs de récupérer près de 80 % des deux composants après dissolution, ceux-ci pouvant même être dégradés par des bactéries. Après la dégradation, il ne reste que des composés tels que l’azote et le phosphore. Si ce composé plastique était enterré dans le sol, il se dégraderait donc en quelques jours et pourrait être utilisé comme engrais.

Les plastiques, une question écologique de premier plan

Avec une quantité gigantesque de matières plastiques non collectées aboutissant dans les océans (en témoigne le fameux continent plastique), et surtout la présence croissante de plastiques de taille microscopique, les microplastiques, la question des déchets produits par l’usage de ces matériaux devient incontournable et urgente. Les microplastiques, en particulier, envahissent notre environnement, et de nombreuses études attestent aujourd’hui de la présence de ces particules dans nos organismes, dans le sang et parfois dans le cerveau.

Urbanitas.fr

Ressources complémentaires

Ressource : Mechanically strong yet metabolizable supramolecular plastics by desalting upon phase separation (science.org)

Ressource : Termes généraux de la chimie : liste de termes, expressions et définitions adoptés (dgdr.cnrs.fr)

Ressource : RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) (riken.jp)

Ressource : Department of Chemistry & Biotechnology - Chembio Utokyo (chembio.t.u-tokyo.ac.jp)

Glossaire

Guanidine : composé cristallin formé lors de l’oxydation de la guanine, utilisé dans la production de plastiques et d’explosifs. C’est également un produit du métabolisme présent dans l’urine.

Liaison covalente : liaison entre deux atomes résultant de la mise en commun de deux électrons provenant séparément de chacun d’eux.

Monomère : espèce chimique constituée d’entités moléculaires dont chacune peut conduire à une ou plusieurs unités constitutives d’un polymère.

Polymère : substance composée de macromolécules.