Publié le 27 octobre 2025 01:35:00. Des chercheurs australiens ont mis au point une méthode innovante pour transformer les déchets plastiques en nanomatériaux de carbone de haute performance, ouvrant la voie à une nouvelle ère de recyclage et de technologies propres.
- Une technique universelle et évolutive permet de recycler divers types de plastiques, notamment le PET, le PVC, le polyéthylène et le polypropylène.
- Les déchets plastiques transformés se révèlent être des catalyseurs exceptionnels pour la décomposition de micropolluants dans l’eau et le développement de batteries et de piles à combustible.
- L’analyse structurelle atomique réalisée au synchrotron australien a révélé la clé du succès de cette transformation : la dispersion des métaux sous forme d’atomes uniques.
Le problème des déchets plastiques est l’un des défis environnementaux les plus pressants de notre époque. Leur durabilité et la difficulté de les recycler efficacement contribuent à leur accumulation massive dans les décharges et les océans. Une équipe de chercheurs de l’Université d’Adélaïde a cependant trouvé une solution prometteuse : transformer ces déchets en matériaux précieux.
Cette nouvelle méthode, décrite dans la revue Nature Communications, permet de convertir une large gamme de plastiques courants – polyéthylène, polypropylène, polystyrène, polyéthylène téréphtalate (PET), polychlorure de vinyle (PVC) et leurs mélanges – en catalyseurs à un seul atome (SAC). Ces SAC poreux présentent une chimie de coordination variée et des applications prometteuses dans de nombreuses réactions catalytiques.
L’équipe de recherche a mis en évidence l’importance des sels de chlorure de métaux de transition lamellaires (nickel, fer, cobalt, manganèse et cuivre) qui servent de modèle et de catalyseur pour la carbonisation confinée des plastiques. Un rapport plastique/sel approprié est essentiel pour éviter l’agglomération des métaux lors de la synthèse des SAC.
Les SAC ainsi produits se distinguent par leur activité catalytique exceptionnelle. Ils sont capables de dégrader efficacement une variété de polluants organiques persistants présents dans l’eau, contribuant ainsi au traitement des eaux usées. De plus, ils excellent dans les systèmes électrocatalytiques, notamment les réactions de réduction de l’oxygène/azote et les batteries lithium-soufre.
Pour comprendre les mécanismes à l’œuvre, les chercheurs ont utilisé la spectroscopie d’absorption des rayons X (XAS) au synchrotron australien d’ANSTO à Melbourne. Le Dr Bernt Johannessen, scientifique principal au synchrotron, explique :
« Ce projet met en évidence comment la caractérisation avancée au Synchrotron permet des percées en matière de durabilité. En révélant la structure atomique, nous avons aidé l’équipe à comprendre pourquoi ces catalyseurs fonctionnent si bien et comment faire évoluer la méthode. »
Dr Bernt Johannessen, scientifique principal au synchrotron australien
Les mesures XAS ont confirmé que les métaux ne forment pas de nanoparticules, mais sont dispersés sous forme d’atomes uniques, chimiquement liés dans la structure carbonée. Cette configuration particulière, un environnement de coordination favorable, est la clé de leurs performances exceptionnelles. L’équipe a découvert que ces déchets transformés contiennent des atomes métalliques ancrés et isolés dans un substrat de graphène, ce qui les rend particulièrement efficaces dans les réactions chimiques.
Selon le Dr Shiying Ren, premier auteur de l’étude :
« Nos travaux montrent que les plastiques, qui sont généralement considérés comme un déchet et un fardeau environnemental, peuvent en réalité constituer une ressource précieuse pour la fabrication de catalyseurs avancés. Cette approche ouvre une voie durable pour lutter à la fois contre la pollution plastique et la demande de nouveaux matériaux. »
Dr Shiying Ren, Université d’Adélaïde
Cette découverte offre une solution prometteuse pour donner une seconde vie aux déchets plastiques, en les transformant en matériaux haute performance. Contrairement à de nombreuses méthodes de recyclage traditionnelles, cette technique est applicable à plusieurs types de plastiques, y compris les mélanges, et permet d’obtenir des rendements à l’échelle du gramme, ce qui suggère une réelle faisabilité industrielle. Plus d’informations sur la découverte.
Lien vers l’étude originale publiée dans Nature Communications.