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Una nuova ricerca ha identificato un modo semplice ed ecologico per decomporre il Teflon, una delle plastiche più resistenti in uso oggi, e convertirlo in preziosi ingredienti chimici.
Gli scienziati dell’Università di Newcastle e dell’Università di Birmingham hanno creato un processo pulito e a risparmio energetico per il riciclaggio del Teflon (PTFE), ampiamente riconosciuto per il suo ruolo nelle pentole antiaderenti e nei prodotti che devono resistere alle alte temperature e alle sostanze chimiche aggressive.
Il team ha scoperto che il Teflon scartato può essere spezzato e riutilizzato solo con sodio metallico e movimento meccanico agitando, il tutto a temperatura ambiente e senza solventi tossici.
Il loro studio, pubblicato su Giornale della American Chemical Society (JACS)delinea un’alternativa a basso consumo energetico e priva di rifiuti alle tecniche standard di recupero del fluoro.
Rottura dei legami carbonio-fluoro per recuperare il fluoro utile
Il dottor Roly Armstrong, docente di chimica all’Università di Newcastle e autore corrispondente, ha dichiarato: “Il processo che abbiamo scoperto rompe i forti legami carbonio-fluoro nel Teflon, convertendolo in fluoruro di sodio che viene utilizzato nei dentifrici al fluoro e aggiunto all’acqua potabile.
“Centinaia di migliaia di tonnellate di Teflon vengono prodotte in tutto il mondo ogni anno – è utilizzato in qualsiasi cosa, dai lubrificanti ai rivestimenti per pentole, e attualmente ci sono pochissimi modi per sbarazzarsene. Quando questi prodotti giungono alla fine della loro vita finiscono attualmente in discarica – ma questo processo ci consente di estrarre il fluoro e riciclarlo in nuovi materiali utili.”
Il professore associato Dr. Erli Lu dell’Università di Birmingham ha aggiunto: “Il fluoro è un elemento vitale nella vita moderna: si trova in circa un terzo di tutti i nuovi farmaci e in molti materiali avanzati. Eppure il fluoro viene tradizionalmente ottenuto attraverso processi chimici e minerari ad alta intensità energetica e fortemente inquinanti. Il nostro metodo dimostra che possiamo recuperarlo dai rifiuti quotidiani e riutilizzarlo direttamente, trasformando un problema di smaltimento in un’opportunità di risorse”.
Perché riciclare il PTFE è così difficile
Il politetrafluoroetilene (PTFE), spesso chiamato Teflon, è apprezzato per la sua resistenza al calore e agli agenti chimici, rendendolo un materiale chiave nelle pentole, nei dispositivi elettronici e negli strumenti di laboratorio. Tuttavia, quegli stessi punti di forza hanno reso estremamente difficile il riciclo.
Quando il PTFE viene bruciato o incenerito, rilascia sostanze inquinanti persistenti note come “sostanze chimiche per sempre” (PFAS), che rimangono negli ecosistemi per decenni. Di conseguenza, i metodi di smaltimento tradizionali comportano rischi significativi per l’ambiente e la salute pubblica.
La meccanochimica fornisce un percorso più pulito
Per affrontare questa sfida, i ricercatori hanno utilizzato la meccanochimica, un approccio sostenibile in cui la forza meccanica guida le reazioni chimiche anziché il calore elevato.
All’interno di un contenitore d’acciaio sigillato chiamato mulino a palle, piccoli pezzi di sodio metallico vengono macinati insieme al Teflon. Questa macinazione fa sì che i materiali reagiscano a temperatura ambiente, rompendo i legami carbonio-fluoro all’interno del Teflon e producendo carbonio innocuo insieme al fluoruro di sodio, un sale stabile ampiamente utilizzato nei dentifrici al fluoro.
Il team ha inoltre dimostrato che il fluoruro di sodio generato attraverso questo metodo può essere utilizzato immediatamente, senza ulteriore purificazione, per sintetizzare altri preziosi composti contenenti fluoro utilizzati in prodotti farmaceutici, strumenti diagnostici e prodotti chimici speciali.
Conferma di reazioni pulite con l’analisi NMR avanzata
Il professore associato Dr. Dominik Kubicki, che guida il team di risonanza magnetica nucleare (NMR) dell’Università di Birmingham, ha spiegato: “Abbiamo utilizzato la spettroscopia NMR allo stato solido avanzata – una delle nostre specialità a Birmingham – per osservare l’interno della miscela di reazione a livello atomico. Ciò ci ha permesso di dimostrare che il processo produce fluoruro di sodio pulito senza sottoprodotti. È un perfetto esempio di come la caratterizzazione dei materiali all’avanguardia può accelerare il progresso verso la sostenibilità”.
Verso un’economia circolare del fluoro
Questa scoperta punta verso un sistema circolare in cui il fluoro può essere recuperato dai rifiuti industriali invece di essere perso attraverso lo smaltimento. Un modello di questo tipo potrebbe ridurre notevolmente l’impatto ambientale delle sostanze chimiche a base di fluoro che svolgono un ruolo essenziale nella medicina, nell’elettronica e nei sistemi di energia rinnovabile.
“Il nostro approccio è semplice, veloce e utilizza materiali poco costosi”, ha affermato il dottor Lu. “Ci auguriamo che possa ispirare ulteriori lavori sul riutilizzo di altri tipi di rifiuti fluorurati e contribuire a rendere più sostenibile la produzione di composti vitali contenenti fluoro”.
Lo studio sottolinea inoltre il ruolo crescente della meccanochimica nella chimica verde. Questo campo emergente sostituisce le reazioni ad alta temperatura o ad alto contenuto di solventi con il movimento meccanico, aprendo nuove opportunità per l’innovazione sostenibile.
Il dottor Kubicki ha aggiunto: “Questa ricerca mostra come la scienza interdisciplinare, combinando la chimica dei materiali con la spettroscopia avanzata, può trasformare una delle materie plastiche più persistenti in qualcosa di nuovo utile. È un piccolo ma importante passo verso la chimica del fluoro sostenibile”.
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Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com