Séminaire Fellows - Réactions chimiques et recyclage durable
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Lors de ce séminaire conjoint en chimie, deux projets USIAS seront présentés. Les trois porteurs, tous Fellows de 2022 et qui travaillent dans différents domaines de la chimie, parleront de leurs résultats et réfléchiront aux implications et aux applications de leurs recherches.
Voyages spatio-temporels au sein des réactions chimiques inorganiques
Benedikt Lassalle, Université Paris Cité, France
Les réactions chimiques occupent une place unique dans la transformation de la matière, au sein de la biosphère et au-delà. Qu'elles se produisent dans des processus naturels ou artificiels, la formation ou la rupture de liaisons sont essentielles à la vie. Malgré des siècles d'efforts pour comprendre la manière dont se déroulent les réactions chimiques, nous sommes toujours à la recherche d'outils permettant d'étudier leur comportement sur de courtes échelles de temps. Tout particulièrement, notre connaissance des mécanismes en jeu lors de la synthèse de composés inorganiques - tels que les catalyseurs ou matériaux photoabsorbants utilisés dans les systèmes de conversion d'énergie – est lacunaire. Une compréhension précise de ces processus permettrait leur utilisation à grande échelle dans les sociétés industrialisées.
Au cours de ce séminaire, nous commencerons par présenter certains aspects fondamentaux des réactions chimiques, ainsi que les paramètres qui peuvent être contrôlés pour les ajuster. Nous décrirons ensuite les méthodes spectroscopiques, basées sur les photons X produits dans les synchrotrons, qui peuvent être utilisées pour suivre les réactions chimiques en temps réel. Ces techniques permettent d'analyser la structure des réactifs et/ou des produits d'une réaction avec des paramètres contrôlés, ce qui fournit des informations sur les mécanismes en jeu.
Nous présenterons ensuite une application de cette méthode à l'étude des pérovskites hybrides organiques-inorganiques, dont la synthèse reste mal comprise. Ces matériaux ont fait l'objet d'une grande attention au cours de la dernière décennie, en raison de leurs propriétés intéressantes pour l'absorption et la conversion de la lumière, et de leur application potentielle en tant que matériaux photovoltaïques.
Le projet USIAS Microfluidique, rayons X et électrons : une boîte à outils intégrée pour l'étude in situ de la synthèse des pérovskites hybrides de Benedikt Lassalle a été réalisé en collaboration avec l'équipe d'Ovidiu Ersen à l'IPCMS - l’Institut de physique et de chimie des matériaux de Strasbourg (CNRS/université de Strasbourg).
Transformer les déchets plastiques en nouvelles briques moléculaires : une avancée décisive dans le domaine du recyclage chimique durable
Jean-Baptiste Sortais, Université Toulouse III – Paul Sabatier, France & Éric Pollet, Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé (ICPEES) - UMR 7515, université de Strasbourg et CNRS, France
Les déchets plastiques sont devenus l'un de nos défis environnementaux les plus urgents. Chaque année, des millions de tonnes de bouteilles et d'emballages plastiques, mais aussi de textiles synthétiques, finissent dans des décharges ou polluent notre environnement. Les méthodes traditionnelles de recyclage mécanique dégradent progressivement la qualité du plastique, limitant ainsi le nombre de fois où les matériaux peuvent être réutilisés. Nos recherches présentent une solution prometteuse : un processus chimique qui décompose complètement les plastiques en leurs composants d'origine à l’échelle moléculaire, permettant ainsi un véritable recyclage circulaire.
À l'aide d'un catalyseur à base de manganèse, un métal abondant et peu coûteux, nous avons mis au point une méthode permettant de « dézipper » chimiquement différents types de plastiques dans des conditions relativement douces. Ce processus fonctionne comme une réaction chimique inversée : au lieu d'assembler de petites molécules pour fabriquer du plastique, nous utilisons de l'hydrogène gazeux afin de découper les chaînes de plastique et de récupérer les petites molécules d'origine (appelées monomères).
C'est sa robustesse qui rend cette approche particulièrement pratique. Nous avons réussi à recycler des objets du quotidien (bouteilles d'eau, récipients alimentaires, vêtements, et même vieux CD) sans aucun nettoyage ni prétraitement. Le processus permet de traiter les plastiques colorés, les matériaux contaminés, ainsi que des produits complexes tels que les flacons de cosmétiques. Il fonctionne sur plusieurs types de plastiques, notamment le PET (bouteilles et textiles), les polycarbonates (CD), et même les polyuréthanes.
Cette avancée majeure offre une véritable opportunité de circularité : les monomères récupérés peuvent être utilisés pour créer de nouveaux plastiques de haute qualité, aux propriétés identiques à celles des matériaux vierges. Contrairement au recyclage conventionnel qui produit des matériaux de qualité inférieure, cette approche chimique préserve leur qualité, ce qui permet potentiellement de recycler les plastiques à l'infini tout en conservant leurs précieuses propriétés.
En savoir plus sur les deux Fellows et leur projet USIAS : Recyclage chimique réducteur des polyuréthanes par hydrogénation avec des catalyseurs homogènes à base de métaux de transition abondants.
