ED Sciences Chimiques
Conversion photocatalytique du polystyrène en solution homogène et en dispersion aqueuse
par Anne-Lise DE ABREU (Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Salle de Conférence 3ème EST Institut des Sciences Moléculaires Bâtiment A12 — 351 Cours de la Libération 33405 TALENCE cedex
devant le jury composé de
- Daniel TATON - Professeur des universités - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Louis FENSTERBANK - Professeur des universités - Collège de France - Rapporteur
- Didier GIGMES - Directeur de recherche - Institut de Chimie Radicalaire - Rapporteur
- Dario BASSANI - Directeur de recherche - Institut des sciences moléculaires - CoDirecteur de these
- Alexandra TER HALLE - Chargée de recherche - Softmat - Examinateur
Le recyclage chimique des déchets plastiques reste très limité. Moins de 1 % des plastiques éliminés sont soumis à une valorisation chimique. Le polystyrène (PS), produit en grande quantité (~20 millions de tonnes par an), est particulièrement résistant aux méthodes de recyclage chimique. Des stratégies photocatalytiques ont récemment émergé comme des voies prometteuses pour le surcyclage du PS en composés à valeur ajoutée. Dans ce travail, nous étudions le photocatalyseur 9-mésityl-10-méthylacridinium perchlorate (MA), reconnu pour ses fortes propriétés photooxydantes. Nous montrons que MA permet la dégradation photocatalytique efficace de différents grades de PS, y compris des déchets post-consommation, sous irradiation visible ou solaire, avec un rendement atteignant 40% pour l'acide benzoïque, 40% pour l'acide formique et une faible quantité d'acétophénone. Des analyses spectroscopiques (IR, MALDI-TOF) confirment la formation d'oligomères terminés par des groupements carbonyles. Ces observations sont cohérentes avec un mécanisme impliquant un transfert d'atome d'hydrogène en position benzylique (HAT) par des espèces réactives de l'oxygène (ROS) formée par la réaction photochimique entre le MA et le dioxygène. Cette étape est suivie de la formation de radicaux peroxydes par addition de O₂ sur le radical benzylique et de fragmentations de la chaîne polymères (coupures β) pour former les produits d'oxydation. Pour développer un procédé plus durable, nous avons également examiné la photodégradation du PS en dispersions aqueuses utilisant l'anthraquinone comme photocatalyseur. Des latex obtenus par polymérisation ab initio ou par post-dispersion ont été utilisés comme modèles colloïdaux de PS. La comparaison avec la dégradation en solution homogène a révélé des divergences mécanistiques marquées entre les deux milieux. Des études dépendantes de la masse molaire du PS, combinées à des mesures par résonance paramagnétique électronique (RPE), ont identifié des voies radicalaires distinctes opérant dans les dispersions aqueuses par rapport aux solutions homogènes. Ces résultats affinent la compréhension mécanistique de la transformation photochimique du PS et mettent en évidence le potentiel de la photocatalyse comme stratégie durable pour le surcyclage des plastiques.