Un faisceau d'électrons résout le problème des déchets en téflon grâce à des impulsions ultra-efficaces.
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Vous êtes-vous déjà demandé ce qu'il advenait de ces vieilles poêles à frire recouvertes de Téflon ? Pas grand-chose. La plupart finissent à la décharge. Cependant, une nouvelle technique de recyclage développée par l'Institut national japonais des sciences et technologies quantiques (QST) promet une efficacité à 100 %.
Le Téflon est l'un des merveilleux exemples de sérendipité scientifique. En avril 1938, le chimiste Roy J. Plunkett de DuPont travaillait sur un nouveau réfrigérant chlorofluorocarboné, plus sûr, qui n'était ni explosif ni toxique comme ceux utilisés dans les réfrigérateurs de l'époque.
Il manipulait du tétrafluoroéthylène (TFE) gazeux mélangé à de l'acide chlorhydrique pour observer leur réaction lorsqu'il découvrit qu'une bouteille, stockée sur de la glace sèche, semblait vide, bien qu'elle pesât toujours autant que si elle était pleine. En l'ouvrant, il trouva une poudre blanche et glissante qui s'avéra être le TFE spontanément polymérisé, le transformant en polytétrafluoroéthylène (PTFE).
Ce que nous connaissons aujourd'hui sous son nom commercial, le Téflon.
Au début, ce produit chimique coûteux à produire était étrange, mais personne ne savait quoi en faire. Il était incroyablement inerte d'un point de vue chimique. Rien ne pouvait le dissoudre ou le dégrader. Il n'interagissait pas avec les tissus vivants. L'eau et l'huile, en fait presque rien, y adhéraient, les liquides perlant et s'écoulant. Il était également quasiment sans frottement, conservait ses propriétés chimiques et physiques sur une large plage de températures, était un excellent isolant électrique, ne brûlait pas et était durable et flexible.
C’était le cas classique d’une solution à la recherche d’un problème.
Le Téflon aurait probablement fini sur une étagère de laboratoire de DuPont et serait resté une entrée obscure dans le Manuel de chimie et de physique sans le projet Manhattan visant à construire la première bombe atomique. Pour faire court, les scientifiques d'Oak Ridge chargés de raffiner l'uranium nécessaire à la bombe rencontraient des problèmes avec l'hexafluorure d'uranium, hautement corrosif, utilisé pour séparer les isotopes d'uranium.
Pour des raisons encore largement confidentielles, ce qu'on appelait encore polytétrafluoroéthylène était idéal pour protéger les vannes, les canalisations et autres équipements tout en les préservant des résidus. Cette étrange poudre a donc trouvé une application chimique.
Dans les années 1950, le Téflon avait son nom officiel et trouvait de nombreuses applications dans les industries chimiques, l'électronique, l'ingénierie et bien d'autres. Il a fini par être utilisé dans l'agroalimentaire, l'isolation des fils, les circuits imprimés, les roulements, les bagues, les joints, les vannes, les cathéters, les condensateurs, le bâtiment, les textiles et les composants aéronautiques.
Puis, au début des années 1960, elle a fait irruption sur le marché grand public avec les premières poêles antiadhésives, qui ont connu un succès phénoménal malgré leur tendance à se rayer si on les regardait de travers et la piètre rétention de la chaleur de l'aluminium. Mais ce n'est que l'avis de quelqu'un qui préfère largement la fonte patinée. Beaucoup.
Cette réussite chimique est belle et bien, et nous pourrions en rester là si un problème persistait. Les propriétés mêmes qui font du Téflon un plastique miracle le rendent également extrêmement difficile à recycler. En fait, la plupart des programmes de recyclage refusent les poêles en Téflon et celles-ci finissent à la décharge.
Il est possible de recycler le Téflon, mais c'est un processus long et complexe qui peut impliquer de séparer le Téflon de son revêtement, de le broyer, de le soumettre à des températures élevées, puis à des produits chimiques. Le chauffage à lui seul rend ce processus très énergivore et coûteux.
L'équipe QST a mis au point une nouvelle méthode pour traiter le Téflon, basée sur l'utilisation d'un faisceau d'électrons pour décomposer les molécules du plastique. Pour ce faire, le Téflon est chauffé à l'air libre à une température de 370 °C (698 °F), puis soumis à un faisceau d'électrons de 5 MGy. Cette méthode permet de décomposer le polymère avec une efficacité de 100 % en modifiant la structure interne des molécules pour produire des fluorocarbures et des perfluorocarbures oxydés, recyclables pour la fabrication de nouveaux produits.
Schéma du processus de recyclage du faisceau d'électrons
Cela signifie également des économies de coûts importantes et des émissions atmosphériques bien plus faibles, car le faisceau d’électrons utilise seulement la moitié de l’énergie de la méthode conventionnelle de pyrolyse à haute température.
L’espoir est désormais de sortir le nouveau processus de recyclage du laboratoire et de le perfectionner afin qu’il puisse être transposé à l’échelle industrielle.
« Nous espérons que cette technologie contribuera à un recyclage plus sûr, plus propre et plus rentable des plastiques haute performance », a déclaré le Dr Yasunari Maekawa, responsable du projet de recherche.