Des scientifiques transforment les déchets plastiques en un précieux additif pour le sol

Par University of California - Riverside13 janvier 2023

Une étude récente a détaillé une méthode de conversion des déchets plastiques en une forme de charbon de bois hautement poreuse qui a une grande surface d'environ 400 mètres carrés par gramme de masse. Ce charbon de bois a le potentiel de capter le carbone et d'améliorer la rétention d'eau du sol et l'aération des terres agricoles, tout en fertilisant le sol au fur et à mesure qu'il se décompose naturellement. Cette méthode pourrait être un moyen efficace de résoudre le problème des déchets plastiques et d'améliorer l'agriculture.

Université de Californie, Riverside, la méthode crée des ombles utiles à partir de déchets de plastique et de maïs.

Université de Californie, Riverside, les scientifiques ont fait un pas de plus vers la recherche d'une utilisation pour les centaines de millions de tonnes de déchets plastiques produits chaque année qui finissent souvent par obstruer les ruisseaux et les rivières et polluer nos océans.

Dans une étude récente, Kandis Leslie Abdul-Aziz, professeur adjoint d'ingénierie chimique et environnementale à l'UCR, et ses collègues ont détaillé une méthode pour convertir les déchets plastiques en une forme très poreuse de charbon de bois ou de char qui a une surface énorme d'environ 400 mètres carrés. mètres par gramme de masse.

Ce charbon de bois capture le carbone et pourrait potentiellement être ajouté au sol pour améliorer la rétention d'eau du sol et l'aération des terres agricoles. Il pourrait également fertiliser le sol car il se décompose naturellement. Abdul-Aziz, cependant, a averti que davantage de travail doit être fait pour prouver l'utilité de cet omble dans l'agriculture.

Le processus de transformation du plastique en charbon a été développé au Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering de l'UC Riverside. Il s'agissait de mélanger l'un des deux types courants de plastique avec des déchets de maïs - les tiges, les feuilles, les cosses et les épis restants - collectivement connus sous le nom de tiges de maïs. Le mélange a ensuite été cuit avec de l'eau chaude hautement comprimée, un processus connu sous le nom de carbonisation hydrothermale.

The highly porous char was produced using polystyrenePolystyrene was discovered by accident in 1839 by Eduard Simon, an apothecary from Berlin, Germany. As one of the most widely used plastics in the world, polystyrene is used for bottles, containers, packaging, disposable cutlery, packing peanuts, and more. It can be solid or foamed (Styrofoam is a brand name of closed-cell extruded polystyrene foam)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">le polystyrène, le plastique utilisé pour les emballages en polystyrène, et le polyéthylène téréphtalate, ou PET, le matériau couramment utilisé pour fabriquer des bouteilles d'eau et de soda, parmi de nombreux autres produits.

Déchets plastiques dans un lit de ruisseau à Fairmount Park à Riverside, en Californie. Crédit : Photo de David Danelski/UCR

L'étude faisait suite à un effort antérieur réussi visant à utiliser uniquement des tiges de maïs pour fabriquer du charbon actif utilisé pour filtrer les polluants de l'eau potable. Dans l'étude précédente, le charbon de bois fabriqué à partir de tiges de maïs seul activé avec de l'hydroxyde de potassium était capable d'absorber 98% de la vanilline polluante des échantillons d'eau d'essai.

Dans l'étude de suivi, Abdul-Aziz et ses collègues ont voulu savoir si le charbon actif fabriqué à partir d'une combinaison de tiges de maïs et de plastique pouvait également être un moyen efficace de traitement de l'eau. Si tel est le cas, les déchets plastiques pourraient être réutilisés pour nettoyer la pollution de l'eau. Mais le charbon actif fabriqué à partir du mélange n'a absorbé qu'environ 45% de la vanilline dans les échantillons d'eau de test, ce qui le rend inefficace pour le nettoyage de l'eau, a-t-elle déclaré.

"Nous théorisons qu'il pourrait y avoir encore du plastique résiduel à la surface des matériaux, ce qui empêche l'absorption de certaines de ces molécules (de vanilline) à la surface", a-t-elle déclaré.

Le processus de fabrication de charbon et de charbon actif. Crédit : UCR

Pourtant, la capacité de fabriquer du charbon de bois hautement poreux en combinant des déchets de plastique et de biomasse végétale est une découverte importante, comme détaillé dans l'article, "Synergistic and Antagonistic Effects of the Co-Pyrolysis of Plastics and Corn Stover to Produce Char and Activated Carbon". publié dans la revue ACS Oméga. L'auteur principal est Mark Gale, un ancien doctorant de l'UCR qui est maintenant chargé de cours au Harvey Mudd College. Peter Nguyen, étudiant de premier cycle à l'UCR, est co-auteur et Abdul-Aziz est l'auteur correspondant.

"Cela pourrait être un biochar très utile car c'est un matériau à très grande surface", a déclaré Abdul-Aziz. "Donc, si nous nous arrêtons simplement au char et ne le transformons pas en charbon actif, je pense qu'il existe de nombreuses façons utiles de l'utiliser."

Le plastique est essentiellement une forme solide de pétrole qui s'accumule dans l'environnement, où il pollue, s'emmêle, s'étouffe et tue les poissons, les oiseaux et les autres animaux qui l'ingèrent par inadvertance. Les plastiques se décomposent également en microparticules qui peuvent pénétrer dans notre corps et endommager les cellules ou induire des réactions inflammatoires et immunitaires.

Malheureusement, il en coûte plus cher de recycler le plastique usagé que de fabriquer du nouveau plastique à partir du pétrole.

Le laboratoire d'Abdul-Aziz adopte une approche différente du recyclage. Il se consacre à réinjecter dans l'économie des déchets pernicieux tels que les déchets de plastique et de biomasse végétale en les recyclant en produits de valeur.

"J'ai l'impression que nous avons une approche plus agnostique du recyclage du plastique lorsque vous pouvez le jeter (avec de la biomasse) et utiliser l'omble pour améliorer le sol", a-t-elle déclaré. "C'est ce que nous pensons."

Référence : "Synergistic and Antagonistic Effects of the Co-Pyrolysis of Plastics and Corn Stover to Produce Char and Activated Carbon" par Mark Gale, Peter M. Nguyen et Kandis Leslie Gilliard-AbdulAziz, 21 décembre 2022, ACS Omega.DOI : 10.1021/ acsomega.2c04815