La plupart des gens sont conscients que les déchets plastiques sont problématiques. Presque tous les plastiques qui nous accompagnent au quotidien sont à base de matières premières fossiles. Lorsqu'ils se retrouvent dans l'environnement, ils polluent pour des générations. Lorsqu'ils sont brûlés dans une usine d'incinération, ils libèrent dans l'atmosphère du CO₂ qui réchauffe le climat. La meilleure solution est donc le recyclage : les plastiques usagés sont collectés et réutilisés ; la boucle est bouclée.

Cependant, tous les plastiques ne peuvent pas être recyclés. Ce qui est déjà la norme pour le PET est par exemple impossible pour la résine époxy. En effet, la résine époxy appartient à ce que l'on appelle les duromères. Dans ces polymères, les longues chaînes moléculaires sont tellement réticulées entre elles qu'elles ne peuvent plus être fondues après la première fabrication. « Nous n'avons aujourd'hui que deux possibilités pour éliminer la résine époxy : l'incinération ou la mise en décharge », dit Arvindh Sekar, chercheur à l'Empa au laboratoire « Advanced Fibers » de Saint-Gall.

Pourtant, cette matière plastique résistante est largement utilisée, d'une part sous sa forme pure, par exemple sous forme de revêtements ou de colles, et d'autre part comme partie intégrante de matériaux renforcés par des fibres, où la résine époxy est utilisée en combinaison avec des fibres de carbone ou de verre pour tout, des pièces d'avion et de voiture aux équipements sportifs et aux éoliennes. Les chercheurs de l'Empa ont maintenant réussi à développer une résine époxy recyclable. Non seulement leur polymère peut être recyclé par différentes méthodes, mais il est aussi difficilement inflammable et facile à produire, ce qui lui ouvre la voie vers une application industrielle.

Grâce à la chimie

L'élément qui permet toutes ces propriétés est le phosphore. « Les additifs à base de phosphore sont des retardateurs de flamme très populaires », explique Arvindh Sekar. « Normalement, ils sont simplement mélangés à la résine époxy sous forme de poudre ». Les chercheurs de l'Empa vont plus loin et ajoutent un polymère contenant du phosphore à la résine avant qu'elle ne durcisse. Celui-ci réagit avec l'époxyde. L'effet ignifuge du phosphore est alors conservé, tout comme les propriétés mécaniques avantageuses de l'époxyde.

Le polymère phosphoré permet toutefois aux réticulations entre les chaînes de polymère dans l'époxyde durci de se réorganiser sous l'effet de la chaleur. Après utilisation, le plastique peut être simplement réduit en poudre et pressé à chaud dans une nouvelle forme, ce qui permet aux liaisons de se réarranger : c'est ce qu'on appelle le recyclage thermomécanique. « Nous avons effectué dix cycles de recyclage de ce type et l'époxyde n'a pas perdu de manière significative sa résistance mécanique », explique Arvindh Sekar.

Mais que faire lorsque l'époxy fait partie d'un matériau composite avec des fibres et ne peut pas être simplement broyé ? Le nouveau matériau marque des points ici aussi, car en plus du recyclage thermomécanique, il peut également être dissous chimiquement. Les fibres noyées dans la résine peuvent ainsi être récupérées sans dommage notable – une étape qui n'était guère possible jusqu'à présent. « Outre les fibres, nous pouvons en outre récupérer plus de 90 pour cent de l'époxyde et du phosphore », ajoute Arvindh Sekar. Contrairement au recyclage thermomécanique, le recyclage chimique nécessite toutefois beaucoup d'énergie et de plus grandes quantités de solvants, avertit le chercheur – tout comme le recyclage chimique d'autres polymères. « Le recyclage chimique devrait toujours être la dernière étape. Le recyclage thermomécanique est à privilégier chaque fois que c'est possible », dit-il. Il n'existe toutefois pas d'alternative pour les résines époxydes renforcées par des fibres.

Prêt pour l'industrie

Les chercheurs travaillent depuis quelques années déjà sur leur résine époxy. Entre-temps, ils ont pu améliorer le processus de fabrication au point de pouvoir passer à l'échelle industrielle. « Nous cherchons des partenaires industriels qui seraient intéressés par la commercialisation de l'époxyde difficilement inflammable et recyclable », explique Arvindh Sekar. Les premiers domaines d'application envisagés seraient par exemple les revêtements intérieurs et extérieurs. Dans ce domaine, le matériau marque des points car, grâce à l'ajout de phosphore, il possède une meilleure stabilité des couleurs et jaunit moins vite que la résine époxy traditionnelle.

Un autre domaine d'application serait par exemple la colle pour la construction d'éoliennes. « Les éoliennes sont sujettes aux incendies, qu'ils soient dus à des courts-circuits ou à la foudre », explique Arvindh Sekar. « Outre l'amélioration de la sécurité anti-incendie, notre matériau faciliterait l'entretien et le remplacement des composants, car il peut être reformé dans les bonnes conditions, même après avoir durci ». En attendant, les chercheurs souhaitent ajouter le polymère phosphoré à d'autres matières plastiques afin de les rendre elles aussi résistantes au feu et recyclables.