Le polyéthylène téréphtalate (PET), important polyester thermoplastique, est produit mondialement à plus de 70 millions de tonnes par an et est largement utilisé dans les emballages alimentaires, les textiles et d'autres domaines. Cependant, derrière cette production massive, environ 80 % des déchets de PET sont jetés ou mis en décharge sans discernement, causant une grave pollution environnementale et un gaspillage considérable de ressources en carbone. Le recyclage des déchets de PET est devenu un enjeu crucial qui exige des avancées décisives pour un développement durable mondial.
Parmi les technologies de recyclage existantes, le photoreformage a suscité un vif intérêt en raison de ses caractéristiques écologiques et respectueuses de l'environnement. Cette technique utilise l'énergie solaire, propre et non polluante, comme source d'énergie, générant des espèces redox actives in situ à température et pression ambiantes pour faciliter la conversion et la valorisation des déchets plastiques. Cependant, les produits issus des procédés actuels de photoreformage se limitent principalement à de simples composés oxygénés tels que l'acide formique et l'acide glycolique.
Récemment, une équipe de recherche du Centre de conversion et de synthèse photochimiques d'un institut chinois a proposé d'utiliser des déchets de PET et de l'ammoniac comme sources de carbone et d'azote, respectivement, pour produire du formamide par une réaction de couplage CN photocatalytique. À cette fin, les chercheurs ont conçu un photocatalyseur Pt1Au/TiO2. Dans ce catalyseur, des sites de Pt à un seul atome capturent sélectivement les électrons photogénérés, tandis que des nanoparticules d'or capturent les trous photogénérés, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de séparation et de transfert des paires électron-trou photogénérées, stimulant ainsi l'activité photocatalytique. Le taux de production de formamide a atteint environ 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. Des expériences telles que la spectroscopie infrarouge in situ et la résonance paramagnétique électronique ont révélé une voie de réaction à médiation radicalaire : les trous photogénérés oxydent simultanément l'éthylène glycol et l'ammoniac, générant des intermédiaires aldéhydes et des radicaux amino (·NH₂), qui subissent un couplage CN pour finalement former du formamide. Ces travaux ouvrent non seulement la voie à une nouvelle voie pour la conversion à haute valeur ajoutée des déchets plastiques, enrichissant ainsi le spectre des produits de valorisation du PET, mais fournissent également une stratégie de synthèse plus écologique, plus économique et plus prometteuse pour la production de composés azotés importants tels que les produits pharmaceutiques et les pesticides.
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans Angewandte Chemie International Edition sous le titre « Synthèse photocatalytique de formamide à partir de déchets plastiques et d'ammoniac via la construction de liaisons CN en conditions douces ». Cette recherche a été financée par des projets soutenus par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et le Fonds commun de laboratoire pour les nouveaux matériaux de l'Académie chinoise des sciences et de l'Université de Hong Kong, entre autres.
Date de publication : 26 septembre 2025