Valorisation hydrothermale du polyéthylène téréphtalate (PET) par liquéfaction et carbonisation : optimisation des conditions opératoires

Tamba, Nour El Houda (2025). Valorisation hydrothermale du polyéthylène téréphtalate (PET) par liquéfaction et carbonisation : optimisation des conditions opératoires. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans un contexte de l’accumulation de déchets plastiques dans l’environnement, ce mémoire propose une démarche expérimentale intégrée de valorisation par conversion hydrothermale, articulée autour de deux procédés complémentaires : la liquéfaction hydrothermale (HTL) et la carbonisation hydrothermale (HTC). L’objectif est double : (i) induire une dépolymérisation contrôlée du polymère afin de récupérer des monomères valorisables, et (ii) générer un résidu carboné exploitable à des fins énergétiques ou fonctionnelles.

La HTL a été conduite à 200 °C durant 5 heures en milieu basique (NaOH 1 M), avec un ratio PET/eau de 1:15, sur plaque chauffante. L’analyse chromatographique (HPLC) de la phase liquide a mis en évidence la formation d’acide téréphtalique (ATP), de bis(2-hydroxyéthyl) téréphtalate (BHET) et de mono(2-hydroxyéthyl) téréphtalate (MHET), témoignant d’une rupture partielle des liaisons esters du polymère. En parallèle, la HTC a été réalisée dans un réacteur en téflon hermétiquement fermé, soumis à un chauffage par micro-ondes (1 200 W) à 200 °C pendant 16 minutes. Le résidu solide obtenu (hydrochar) a été caractérisé par microscopie électronique à balayage (MEB), spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), analyse thermogravimétrique (TGA) et calorimétrie (PCI).

Les résultats démontrent que la liquéfaction hydrothermale (HTL) favorise la récupération de composés tels que l’acide téréphtalique (ATP), le bis(2-hydroxyéthyl) téréphtalate (BHET) et le mono(2-hydroxyéthyl) téréphtalate (MHET), tandis que la carbonisation hydrothermale (HTC) génère un matériau carboné poreux, stable et à haute densité énergétique. L’évaluation de la consommation énergétique confirme par ailleurs l’efficience du chauffage micro-ondes. Ces résultats mettent en évidence le potentiel de la conversion hydrothermale du PET pour la production simultanée d’intermédiaires chimiques réutilisables et de résidus carbonés valorisables, ouvrant la voie à l’optimisation des procédés et à une approche de gestion des plastiques.

Titre traduit

Study on the valorization of polyethylene terephthalate (pet) by hydrothermal liquefaction: optimization of operating conditions (temperature, time)

Résumé traduit

In the context of the global plastic pollution crisis, this thesis presents an integrated experimental approach for the valorization of polyethylene terephthalate (PET) via hydrothermal conversion, combining two complementary thermochemical pathways: hydrothermal liquefaction (HTL) and hydrothermal carbonization (HTC). The dual objective is to (i) induce controlled depolymerization of the polymer to recover valuable monomeric compounds and (ii) generate a carbonaceous residue suitable for energy recovery or functional applications.

HTL was carried out at 200 °C for 5 hours in an alkaline medium (1 M NaOH), with a PETto- water ratio of 1:15, using a hot plate. High-performance liquid chromatography (HPLC) analysis of the liquid phase confirmed the formation of terephthalic acid (TPA), bis(2- hydroxyethyl) terephthalate (BHET), and mono(2-hydroxyethyl) terephthalate (MHET), indicating partial cleavage of the ester bonds. HTC was performed in a hermetically sealed Teflon reactor under microwave irradiation (1,200 W) at 200 °C for 16 minutes. The resulting solid residue (hydrochar) was characterized using scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), and bomb calorimetry.

The results demonstrate that hydrothermal liquefaction (HTL) promotes the recovery of compounds such as terephthalic acid (TPA), bis(2-hydroxyethyl) terephthalate (BHET), and mono(2-hydroxyethyl) terephthalate (MHET), while hydrothermal carbonization (HTC) produces a porous, thermally stable, and high-energy-density carbonaceous material. The assessment of energy consumption further confirms the efficiency of microwave heating. These findings highlight the potential of hydrothermal conversion of PET for the simultaneous production of reusable chemical intermediates and valuable carbon residues, paving the way for process optimization and a more sustainable approach to plastic management.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de l’environnement". Comprend des références bibliographiques (pages 77-87).
Mots-clés libres:	polyéthylène téréphtalate (PET), conversion hydrothermale, liquéfaction hydrothermale, carbonisation hydrothermale, micro-ondes, produits intermédiaires, économie circulaire
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Hausler, Robert
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de l'environnement
Date de dépôt:	17 nov. 2025 15:38
Dernière modification:	17 nov. 2025 15:38
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3743

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