Recyclages des silicones : les déchets d’hier deviennent les matières premières de demain

Les propriétés mécaniques et thermiques exceptionnelles des silicones ainsi que de leur faible toxicité en font en effet des matériaux de choix pour des applications dans des domaines aussi divers que l’énergie et l’isolation ou la santé, les cosmétiques et l’agro-alimentaire. Polymères inorganiques, ils sont constitués de plus ou moins longues chaînes le long desquelles alternent des atomes de silicium et d’oxygène. La matière première est le quartz (silice cristallisée) à partir duquel on extrait le silicium pur pour ensuite former des monomères silanes polymérisables en silicones. Dans un contexte d’économie circulaire, le recyclage chimique des silicones pour récupérer les monomères indispensables à leur synthèse industrielle est particulièrement pertinent. Il permet en effet d’économiser environ 70% de l’énergie nécessaire à la fabrication de matière vierge en évitant l’étape de métallurgie à partir du quartz natif. Ceci conduit à une empreinte carbone minimale du recyclage chimique des silicones.

Dans le cadre d’une collaboration avec la société Elkem Silicones©, des chimistes du laboratoire Catalyse, polymérisation, procédés et matériaux (CP2M, CNRS/Ecole Supérieure de chimie physique électronique de Lyon/Université Claude Bernard) ont récemment conçu un nouveau procédé de dépolymérisation de silicones. Ils ont pour cela utilisé un catalyseur très efficace qui est un complexe ligand-silanolate de potassium et qui permet le recyclage chimique des silicones en monomères cycliques à partir de nombreux substrats industriels, dont des déchets proprement dits. Leur méthode, qui ne nécessite qu'une petite quantité de catalyseur (typiquement 0,1 mol% soit quelques ppm massiques), fonctionne dans une large gamme de températures (60°C-170°C) pour produire efficacement le mélange de cyclosiloxanes (D₃/D₄/D₅, rendement jusqu'à 99 %). L’efficacité du catalyseur a été démontrée sur cinq cycles de recyclage consécutifs. Qui plus est, ce même catalyseur peut être utilisé pour re-polymériser les monomères en silicones. Cette nouvelle technologie, parue dans et en couverture de la revue Green Chemistry, constitue un pas important vers une réelle circularité des matériaux silicones pour lesquels les déchets d’hier deviennent les matières premières de demain.