Manuscript of the thesis
Plastic pollution is a major global challenge. Since the 1950s, over 9 billion tons of plastic have been produced, with less than 8% having been recycled. Chemical recycling aims to depolymerize plastics into monomers or other valuable chemical derivatives (molecules, gases, etc.). Although still underdeveloped, this approach holds promise for reducing fossil resource consumption, limiting greenhouse gas emissions, and advancing toward a circular economy.
In this thesis, I developed a novel method for cleaving C‒O bonds in oxygenated plastics such as polyesters (PCL, PBT, PET, PES, PLA) and polycarbonates (PCC, PCHC) using iodosilanes Me₃SiI and SiH₂I₂. Depolymerization proceeds without the need for a catalyst and under relatively mild conditions, leading to various reactive silyl esters and/or acyl iodides with high yields. This method is effective on both pure plastics and household waste-derived materials. The reaction can be selective depending on the conditions, and products were isolated in good yields.
Compared to Me₃SiI, the SiH₂I₂ derivative allows for reductive depolymerization with complete deoxygenation of the products. HI is also capable of depolymerizing PCL, PBT, and PET, yielding crystalline depolymerized products.
Me₃SiCl can also cleave σ(C–O) bonds in monocarbonates ROCOR’ into RX and Me₃SiOR’, but only in the presence of catalytic amounts of metal salts such as LiI. A catalytic mechanism is proposed, and this approach has been successfully applied to the depolymerization of polycarbonate.
Keywords:
Coupures de liaisons C–O appliquées à la dépolymérisation de déchets plastiques oxygénés
Manuscrit de la thèse
La pollution plastique est un enjeu mondial majeur. Depuis les années 1950, plus de 9 milliards detonnes de plastiques ont été produits, et seulement moins de 8 % ont été recyclés. Le recyclage chimique a pour objectif de dépolymériser les plastiques en monomères ou dérivés chimiques utiles à l’industrie (molécules, gaz…). Cette voie est encore peu développée et apparaît comme une solution d’avenir pour réduire la consommation de ressources fossiles, limiter les émissions de gaz à effet de serre, et pour entrer dans une économie circulaire.
Dans cette thèse, j’ai développé une nouvelle voie permettant de couper les liaisons C‒O de plastiques oxygénés comme les polyesters (PCL, PBT, PET,PES, PLA) et polycarbonates (PCC, PCHC) par les iodosilanes Me3SiI et SiH2I2. La dépolymérisation s’effectue sans catalyseur et dans des conditions relativement douces (25-150 °C), et conduit à diversesters silylés et/ou iodures d’acyle réactifs, avec des rendements élevés. Cette méthode est efficace sur des plastiques purs ou issus de déchets ménagers. La réaction peut être sélective en fonction des conditions réactionnelles et des produits ont été isolés avec de bons rendements.
Par rapport à Me3SiI, le dérivé SiH₂I₂ permet une dépolymérisation réductrice avec déoxygénation totale des produits. HI est également capable de dépolymériser PCL, PBT et PET, conduisant à des produits dépolymérisés cristallisés.
Me₃SiCl peut aussi couper les liaisons σ(C–O) de monocarbonates ROCOR’ en composés RX et Me₃SiOR’ mais uniquement en présence de quantités catalytiques de sels métalliques comme LiI. Un mécanisme catalytique est proposé et cette approche a été testée avec succès pour ladépolymérisation de polycarbonates.
Mots-clés :