Une équipe de chercheurs japonais invente un plastique qui se dissoud 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 utilisées dans les secteurs de l’emballage, de la santé ou du textile, les matières plastiques sont peu chères, possèdent des propriétés mécaniques remarquables et peuvent être produites rapidement et en quantités industrielles. À l’encontre de ces avantages indéniables, les plastiques 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 émergente, une équipe de recherche japonaise vient de développer un plastique supramoléculaire, constituant une innovation de rupture pour cette classe de matériaux.

Chimie supramoléculaire et liaisons non covalentes

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 plusieurs molécules. 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 sur des plastiques, les chercheurs de l’Université de Tokyo et du centre RIKEN pour les matériaux émergents de Saitama, ont fait appel à 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 créer un plastique composé d’hexamétaphosphate de sodium, un additif alimentaire couramment utilisé comme agent conservateur, et d’un monomère à base de guanidinium. Les ponts salins, qui dotent la structure moléculaire obtenue d’une grande solidité, se dissolvent totalement 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.

Une question écologique urgente

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 du plastique 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

En savoir plus

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 métabolite présent dans l’urine.

Liaison covalente : liaison chimique dans laquelle deux atomes se partagent deux électrons d’une de leurs couches externes, afin de former un doublet d’électrons liant les deux atomes

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.