Les déchets plastiques permettent de produire du carburant pour avions grâce à un nouveau procédé dont le coût est aussi bas que 1 dollar par kilogramme.
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L'aviation est l'un des secteurs qui contribuent le plus aux émissions de gaz à effet de serre et au changement climatique sur Terre. Une stratégie proposée pour atténuer ou compenser les effets de ces émissions consiste à remplacer le kérosène actuel par une alternative plus durable, fabriquée à partir de déchets plastiques, une autre source de pollution. Des chercheurs de l'Université forestière de Nanjing, de l'Université Tsinghua et d'autres instituts ont récemment démontré la conversion réussie de déchets plastiques en carburant pour avions.
Leur approche proposée, décrite dans un article publié dans Nature Energy , consiste à décomposer le plastique à haute température en présence d'hydrogène, en utilisant un catalyseur nouvellement conçu pour accélérer les réactions chimiques nécessaires.
« Notre groupe aborde l'hydrogénolyse des plastiques du point de vue des catalyseurs depuis plusieurs années, au moment même où le domaine entrait dans l'ère des catalyseurs à site atomique unique », ont déclaré à Tech Xplore les professeurs Yadong Li et Dingsheng Wang, co-auteurs principaux de l'article.
« Le problème qui nous freinait sans cesse était la sélectivité : l’hydrogénation conventionnelle des plastiques tend à produire une distribution de produits large et difficile à contrôler. Nous voulions savoir si la conception du centre actif à l’échelle atomique pouvait enfin nous permettre de maîtriser ce phénomène. »
Crédit : Nature Energy (2026). DOI : 10.1038/s41560-026-02078-7.
Un nouveau catalyseur pour le recyclage du plastique
L'étude de l'équipe a nécessité un effort considérable, s'étalant sur plusieurs années et impliquant des chercheurs de différents instituts en Chine. Outre les professeurs Li et Wang, les professeurs Jun Li (DFT) et Jianchun Jiang ont également apporté une contribution majeure.
Leurs efforts s'appuient sur leurs recherches antérieures axées sur la conversion du polystyrène, un plastique polluant et largement utilisé, en produits chimiques précieux via un procédé connu sous le nom de pyrolyse-hydrogénolyse en tandem .
Dans leurs expériences précédentes, les chercheurs ont observé que les sites Ru (ruthénium) atomiquement dispersés dans les matériaux catalytiques qu'ils utilisaient donnaient une sélectivité d'hydrogénolyse très différente, qui variait en fonction de ce qui les entourait.
« Après avoir examiné plusieurs catalyseurs, nous avons constaté que des sites Ru isolés sur un oxyde de CoAl peuvent hydrogéner le styrène en éthylcyclohexane à une pression proche de la pression ambiante », ont déclaré le professeur Li et le professeur Wang.
« Le polystyrène se pyrolyse en monomères et oligomères intermédiaires qui subissent ensuite une hydrogénolyse efficace sur ces sites Ru. Ce qui nous a surpris, c'est que cette voie en tandem ait permis d'obtenir un carburant d'aviation dérivé du plastique présentant des propriétés intéressantes et une rentabilité de procédé remarquable. »
S’appuyant sur leurs observations précédentes, les professeurs Li et Wang, ainsi que leurs collègues, ont conçu un nouveau catalyseur susceptible d’accélérer les réactions chimiques nécessaires à la conversion du plastique en hydrocarbures, carburant couramment utilisé pour l’aviation. Ce catalyseur a été introduit dans un dispositif appelé réacteur à flux piston en tandem , constitué d’au moins deux réacteurs reliés entre eux (c’est-à-dire des cuves où se déroulent les réactions chimiques).
« Les ingrédients plastiques passent d'abord par le premier réacteur à 460 °C, où l'hydropyrolyse les décompose en intermédiaires de petites molécules », ont expliqué le professeur Li et le professeur Wang.
Ces vapeurs circulent ensuite sur un lit catalytique à 160 °C qui les transforme en un carburant d'aviation dense, riche en cycloalcanes. Du point de vue catalytique, la stratégie consiste à moduler la structure électronique des centres Ru dispersés afin de contrôler à la fois l'activité et la sélectivité du produit lors de l'hydrogénolyse du plastique, et ce, plus de cent fois mieux qu'avec un catalyseur Ru/C commercial pour l'étape clé d'hydrogénation.
Une solution prometteuse pour réduire les déchets plastiques
Les résultats de cette étude soulignent le potentiel des catalyseurs monoatomiques pour la réalisation de réactions chimiques souhaitables, notamment la conversion du plastique en hydrocarbures. Compte tenu de la forte hausse des prix du kérosène ces dernières années, la production fiable de ce carburant à partir de déchets plastiques pourrait s'avérer extrêmement avantageuse.
« Comparé à la méthode traditionnelle à haute pression et à réacteur discontinu, un réacteur à flux piston en tandem associé à des sites Ru atomiquement dispersés efficaces constitue une alternative intéressante », ont déclaré les professeurs Li et Wang.
« Nous avons également testé la transposition à l'échelle industrielle : nous avons préparé et évalué le catalyseur à l'échelle du gramme, et le catalyseur ainsi que l'étape d'hydrogénation à température ambiante se transposent bien à l'échelle industrielle. Une analyse technico-économique a établi le prix de vente minimum compétitif à 1,0–1,8 $US par kilogramme, un prix véritablement compétitif. »
Le nouveau catalyseur mis au point par les professeurs Li et Wang, ainsi que leurs collègues, pourrait bientôt être testé lors d'expériences complémentaires utilisant d'autres plastiques ou équipements. À terme, il pourrait contribuer à réduire la pollution par les déchets plastiques, tout en offrant une méthode alternative de production de carburant d'aviation à grande échelle.
« Premièrement, nous avons mis au point un catalyseur à sites atomiques uniques de ruthénium (Ru) haute performance et adaptable à grande échelle », ont déclaré les professeurs Li et Wang. « Deuxièmement, nous avons transformé du plastique solide en un carburant d'aviation dense à fort pouvoir dissipateur thermique grâce à une hydrogénolyse en tandem. Troisièmement, nous avons défini une voie de production de cycloalcanes durables, de type carburant d'aviation/carburant pour réacteurs, et démontré sa faisabilité par une analyse technico-économique détaillée. »
Les travaux récents de ce groupe de recherche démontrent que la transformation des déchets plastiques en produits chimiques de valeur n'est plus une simple curiosité de laboratoire, mais une véritable opportunité économique. Les professeurs Li et Wang, ainsi que leurs collaborateurs, prévoient désormais d'affiner leur stratégie afin de faciliter sa mise en œuvre concrète.
« Nous prévoyons de continuer à optimiser cette voie dans le cadre de notre cycle de vie et de notre cadre technico-économique existants, en nous concentrant sur la façon dont le catalyseur façonne l'ensemble du processus et en visant des catalyseurs à sites atomiques uniques de Ru encore plus efficaces », ont ajouté le professeur Li et le professeur Wang.
« Nous souhaitons également préserver cette activité et cette stabilité structurelle lors du passage à l'échelle industrielle (jusqu'au kilogramme et au-delà) pour la préparation du catalyseur. Côté procédé, nous allons travailler sur un système d'alimentation continue en solides afin d'améliorer le flux de travail actuel. »
https://techxplore.com/news/2026-06-plastic-yields-jet-fuel-kilogram.html