Des mousses de polyuréthane plus durables et recyclables
Une équipe de chercheurs du Centre d‘Etude et de Recherche sur les Macromolécules (CERM) de l’Université de Liège vient de mettre au point un procédé innovant qui repense la fabrication de mousses de polyuréthane (PU) sans recourir aux isocyanates – agents hautement toxiques – tout en étant recyclables. Cette étude fait l’objet d’une publication dans la revue Angewandte Chemie International Edition.
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es mousses polyuréthane (PU) sont des matériaux incontournables de notre quotidien qui se présentent sous forme rigide ou souple. Utilisées à grande échelle depuis des décennies, les mousses PU rigides jouent un rôle majeur dans la réduction des besoins énergétiques lorsqu'elles sont utilisées comme isolants en construction (isolation des sols, murs et toitures des bâtiments) ou encore dans des articles ménagers tels que les parois et portes de réfrigérateurs. Les mousses PU souples sont, quant à elles, employées comme matériaux pour le confort, notamment comme constituants principaux de nos matelas, des rembourrages des divans, fauteuils, sièges de voitures, … mais également pour l’isolation acoustique ou encore la protection aux chocs.
Peu coûteux, ces matériaux sont cependant préparés à partir de composés toxiques et sont difficilement recyclables en fin de vie. « Les mousses PU sont préparées à partir d’isocyanates, des substances chimiques très réactives et toxiques, explique Christophe Detrembleur, Directeur de recherches FNRS au Centre d‘Etude et de Recherche sur les Macromolécules (CERM) au sein de l’unité de recherche CESAM en Faculté des Sciences. Remplacer cette chimie d’un autre âge via une chimie plus respectueuse de l’environnement et de la santé, qui de surcroit valorise le CO2 comme matière première, est devenu une priorité pour produire des matériaux cellulaires plus écologiques et recyclables.».
Également confrontés à des changements de réglementation restreignant l’utilisation d'isocyanates, les chercheurs de l’Université de Liège se sont donc attelés à développer un nouveau procédé, potentiellement compatible avec les infrastructures industrielles de moussage existantes, pour préparer des mousses de polyuréthane exemptes d’isocyanate (NIPU) et recyclables en utilisant l’eau pour générer l’agent moussant. « Nous avons réussi, reprend Maxime Bourguignon, chercheur au sein du labo et premier auteur de l’article, à mimer la technologie de moussage des polyuréthanes conventionnels en remplaçant les isocyanates toxiques par des polycarbonates cycliques. Notre technologie utilise l’eau et un catalyseur pour transformer une partie des carbonates cycliques en gaz (CO2) qui gonfle la matrice tandis que l’autre partie réagit simultanément avec des amines pour durcir la matrice. Le résultat est un matériau solide de faible densité et renfermant des pores réguliers. Nos carbonates cycliques sont obtenus aisément par transformation chimique du CO2 et remplissent donc un double rôle, générer l’agent gonflant et former la matrice polymère, le polyuréthane.»
La simplicité, la modularité et la facilité de mise en œuvre de la technologie combinée à l’utilisation des produits de départ peu coûteux et disponibles pour la plupart à grande échelle, s’érige comme un tremplin pour une transition vers les mousses PU du futur. Ces dernières devraient répondre non seulement aux changements législatifs mais également aux besoins sociétaux et aux exigences de durabilité d’enjeu prioritaire pour de nombreux secteurs.
Au préalable à la publication, les compositions ont été brevetées avec le service RISE (Recherche, Innovation, Support et Entreprises) de l'ULiège.
Référence scientifique
Maxime Bourguignon, Bruno Grignard, Christophe Detrembleur, Water-Induced Self-Blown Non-Isocyanate Polyurethane Foams, Angewandte Chemie International Edition, 24 October 2022. https://doi.org/10.1002/anie.202213422
