Des plastiques durables et résistants à la chaleur grâce au fer

Face à l’urgence climatique et à la pollution plastique, chimistes et industriels cherchent à produire des matériaux plus durables, plus recyclables, et surtout moins dépendants du pétrole. Parmi les plastiques biosourcés et recyclables, l’acide polylactique (PLA) fait déjà partie des alternatives utilisées dans l’emballage. Mais sa fragilité thermique limite encore ses usages. D’où l’idée de lui associer d’autres polymères plus robustes, à condition de les produire de manière efficace et respectueuse de l’environnement.

C’est précisément ce que viennent de réaliser deux chimistes français de l’Institut de recherche de chimie Paris (CNRS/Chimie ParisTech - PSL) en développant un procédé de synthèse innovant catalysé par un complexe de fer. La particularité de ce catalyseur unique est qu’il est capable d’enchaîner deux réactions de polymérisation bien distinctes dans le même récipient en une seule opération: la formation de poly(silyl éther) (PSE), un polymère connu pour sa grande stabilité thermique et sa résistance chimique, suivie de la polymérisation du lactide, pour produire des copolymères PSE-PLA. Cette approche, dite « tandem », repose sur un complexe de fer simple, peu coûteux et actif à température ambiante, ce qui en fait une solution à la fois efficace, économique et respectueuse de l’environnement. Effectuer plusieurs transformations quantitatives dans le même réacteur permet qui plus est de réduire la production de déchets chimiques et de gagner du temps en évitant les procédures de purification successives.

Les copolymères ainsi obtenus sous des conditions douces et à partir de matières premières renouvelables comme le lactide et l’isosorbide, dérivé du glucose, présentent des propriétés thermiques impressionnantes : certains résistent à plus de 500 °C avant de se dégrader, une performance rare pour des plastiques d’origine végétale. Mieux encore, ils peuvent être recyclés chimiquement de manière quasi-totale grâce à réaction de méthanolyse acide qui permet de récupérer les monomères d’origine en vue de leur réutilisation.

Ce nouveau type de plastique pourrait ouvrir la voie à des matériaux à la fois plus robustes, biosourcés et véritablement circulaires. Les auteurs envisagent déjà des applications dans les emballages techniques, l’électronique, voire le domaine médical. Ce procédé de synthèse tandem, publié dans la revue Angewandte Chemie International Edition, montre comment la simplicité d’un catalyseur à base de fer ouvre un monde de possibles pour les polymères de spécialité de demain.

Rédacteur : AVR