Des voies chimiques inattendues peuvent offrir des transformations totalement surprenantes à certains déchets parmi les plus problématiques ; prenez, par exemple, une expérience qui a transformé les PFAS en lithium de qualité batterie. Et voilà que des chercheurs ont découvert une recette pour utiliser l’acide usé des batteries automobiles afin de produire un carburant propre à base d’hydrogène.
Dans un article publié hier dans la revue Joule, des chercheurs de l’Université de Cambridge au Royaume-Uni décrivent une méthode novatrice de recyclage des plastiques utilisant l’acide usagé des batteries pour voitures. Des tests en laboratoire ont confirmé que le réacteur pouvait fonctionner pendant plus de 260 heures sans dégradation des performances. L’équipe prévoit que la méthode pourrait s’appliquer à plusieurs types de déchets plastiques.
« On pensait autrefois que l’acide était totalement hors de portée dans ces systèmes alimentés par énergie solaire, car il aurait simplement dissous tout ce qui se trouve », a déclaré Erwin Reisner, auteur principal de l’étude et ingénieur chimiste. « Mais notre catalyseur développé n’a pas fait cela, et tout d’un coup un tout nouveau monde de réactions s’est ouvert. »
Deux problèmes en un seul
Selon le Forum économique mondial, le monde produit environ 400 millions de tonnes de plastique chaque année. Pire encore, à peine 9% des plastiques jamais produits sont recyclés, tandis qu’environ 12% sont incinérés — le reste demeure dans des décharges ou est libéré dans l’environnement, affirme l’Agence européenne pour l’environnement.
D’un autre côté, les batteries automobiles contiennent, au volume, entre 20% et 40% d’acide. Mais, comme cet acide est extrêmement corrosif, il est généralement jeté et neutralisé après l’extraction du plomb des batteries pour la revente, expliquent les chercheurs.
Trouver une échappatoire
En même temps, les chercheurs savaient que les acides, précisément en raison de leur nature corrosive, pouvaient être très utiles pour décomposer les plastiques. Mais « nous n’avons jamais disposé d’un photocatalyseur bon marché et à grande échelle qui puisse les supporter », a noté Kay Kwarteng, auteur principal de l’étude et docteur en sciences.
La nouvelle étude visait donc à développer un photocatalyseur, un matériau qui accélère les réactions lorsqu’il est exposé à la lumière, capable de résister aux effets destructeurs de l’acide. Après quelques essais et erreurs, l’équipe est parvenue à une formule permettant de créer un système « circulaire » fermé où un « flux de déchets » résout un autre, selon l’article.
L’acide est « une ressource inexploitable », a déclaré Kwarteng. « Si nous pouvons récupérer l’acide avant qu’il ne soit neutralisé, nous pouvons le réutiliser encore et encore pour décomposer les plastiques; c’est une vraie situation gagnant-gagnant, évitant le coût environnemental de la neutralisation de l’acide tout en le mettant à profit pour générer de l’hydrogène propre. »
Mettre l’acide au travail
La nouvelle méthode, que l’équipe appelle photoréformage acide solaire, fonctionne comme suit. D’abord, le réacteur traite les plastiques usagés avec de l’acide. Cela décompose les déchets plastiques en substances plus faciles à contrôler, comme l’éthylène glycol, utilisé dans l’industrie pour fabriquer de l’antigel ou de l’encre d’imprimante. Lorsqu’il est exposé à la lumière du soleil, le photocatalyseur transforme davantage ce mélange en hydrogène et en acide acétique, ou le principal ingrédient du vinaigre.
L’équipe a ensuite testé l’efficacité du photocatalyseur et du réacteur dans son ensemble. Selon l’article, le catalyseur est resté actif pendant 11 jours, soit environ 264 heures, sans diminution significative des performances.
Le problème des plastiques
Ceci dit, il faudra encore un certain temps avant que la méthode n’atteigne les marchés commerciaux. L’équipe s’est dite confiante dans la chimie sous-jacente de sa méthode mais a admis qu’il fallait davantage d’expériences pour s’assurer que les réacteurs ne s’useront pas avec le temps — au moins pas rapidement. Les chercheurs ont ajouté que la méthode est destinée davantage à compléter le recyclage conventionnel, et non à le remplacer.
« Nous ne promettons pas de résoudre le problème mondial des plastiques », a déclaré Reisner. « Mais cela montre comment les déchets peuvent devenir une ressource. Le fait que nous puissions créer de la valeur à partir des déchets plastiques en utilisant la lumière du soleil et l’acide des batteries usagées en fait un processus vraiment prometteur. »
