Le polyéthylène téréphtalate (PET), un polyester thermoplastique important, est produit chaque année à l'échelle mondiale à plus de 70 millions de tonnes et est largement utilisé dans les emballages alimentaires, les textiles et d'autres secteurs. Cependant, derrière ce volume de production massif, environ 80 % des déchets de PET sont jetés sans discernement ou enfouis, provoquant une grave pollution environnementale et un gaspillage considérable de ressources carbonées. Le recyclage des déchets de PET est devenu un enjeu crucial qui exige des avancées majeures pour un développement durable à l'échelle mondiale.
Parmi les technologies de recyclage existantes, le photoréformage a suscité un intérêt considérable en raison de son caractère écologique et doux. Cette technique utilise l'énergie solaire, propre et non polluante, comme force motrice, générant in situ des espèces redox actives à température et pression ambiantes afin de faciliter la conversion et la valorisation des déchets plastiques. Cependant, les produits des procédés de photoréformage actuels se limitent principalement à des composés oxygénés simples 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 via une réaction de couplage CN photocatalytique. À cette fin, les chercheurs ont conçu un photocatalyseur Pt1Au/TiO2. Dans ce catalyseur, les sites monoatomiques de Pt capturent sélectivement les électrons photogénérés, tandis que les nanoparticules d'Au capturent les trous photogénérés, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de séparation et de transfert des paires électron-trou photogénérées et, par conséquent, 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 un mécanisme réactionnel radicalaire : les trous photogénérés oxydent simultanément l'éthylène glycol et l'ammoniac, générant des intermédiaires aldéhydes et des radicaux aminés (·NH2), qui subissent un couplage CN pour former finalement le formamide. Ce travail ouvre non seulement une nouvelle voie pour la conversion à haute valeur ajoutée des déchets plastiques, enrichissant ainsi la gamme des produits de valorisation du PET, mais propose 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 ces recherches ont été publiés dans Angewandte Chemie International Edition sous le titre « Synthèse photocatalytique de formamide à partir de déchets plastiques et d’ammoniac par formation de liaisons CN dans des conditions douces ». Ces travaux ont bénéficié de financements provenant notamment de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et du Fonds conjoint pour les nouveaux matériaux de l’Académie chinoise des sciences et de l’Université de Hong Kong.
Date de publication : 26 septembre 2025