Le materie plastiche sono ovunque nella nostra vita quotidiana, ma non tutte le materie plastiche sono uguali, tutt’altro.
Prendiamo, ad esempio, il polietilene tereftalato, una plastica usata per fabbricare bottiglie di soda e fibre per indumenti. Poi c’è il polietilene ad alta densità, da cui derivano flaconi per shampoo, lattiere e taglieri. Non dimenticare il polistirolo per gli imballaggi o il polietilene a bassa densità, che ci dà la pellicola trasparente e i sacchetti della spesa.
Tutte queste sono materie plastiche, che sono i tipi di polimeri più utilizzati: macromolecole costituite da unità ripetute di piccole molecole chiamate monomeri. La plastica post-consumo viene quasi sempre raccolta come un flusso misto di rifiuti e i prodotti sono spesso realizzati con due o più tipi di plastica.
La cattiva notizia è che questi articoli, sebbene siano tutti “plastici”, sono chimicamente e fisicamente incompatibili e non esiste un buon metodo industriale per riutilizzarli o rielaborarli in altri prodotti utili. Ecco perché la maggior parte di quei “materiali riciclabili” che getti nei cassonetti ogni settimana finiscono in discarica. Anche dopo un’attenta cernita e separazione in singole materie plastiche, il riciclaggio meccanico di solito produce prodotti di qualità inferiore, definiti down-cycling.
I chimici dei polimeri della Colorado State University sono da tempo leader nella ricerca di modi per affrontare i problemi ambientali che gli esseri umani hanno creato con i rifiuti di plastica. Ora hanno escogitato una nuova chimica fondamentale che semina una soluzione creativa alla sfida del riciclaggio della plastica a uso misto.
Guidato dall’illustre professore universitario Eugene Chen del Dipartimento di Chimica e da Tomislav Rovis e Sanat Kumar, professori alla Columbia University (Rovis era in precedenza un membro della facoltà presso la CSU), il team ha ideato una nuova strategia chimica che fornisce piccole molecole specificamente progettate chiamate reticolanti dinamici universali in flussi plastici misti. Questi reticolanti trasformano un precedente fango di materiali non miscelabili in un nuovo set praticabile di polimeri, che possono essere trasformati in nuovi materiali rilavorabili di valore superiore, un processo noto come upcycling. Il loro lavoro è pubblicato sulla rivista Natura.
Reticolanti dinamici
Quando vengono riscaldate e lavorate insieme ai reticolanti dinamici aggiunti in piccole quantità, le plastiche miste vengono rese compatibili tra loro attraverso la formazione in situ di un nuovo materiale, chiamato copolimero multiblocco.
Kumar ha paragonato i copolimeri a blocchi alle molecole di sapone, che rendono l’acqua compatibile con le molecole di sporco oleoso. “In modo simile, questi nuovi tipi di ‘saponi’ formati dinamicamente, ovvero i copolimeri a blocchi, rendono compatibili le plastiche miste e le rendono utilizzabili come un nuovo tipo di materiale con proprietà utili”.
Questo nuovo metodo di upcycling, che non comporta la decostruzione o la ricostruzione di nessuno dei polimeri originali, introduce una potenziale soluzione per recuperare materiali ed energia forniti nelle plastiche miste post-consumo che tipicamente finiscono nelle discariche.
Il team ha progettato i propri reticolanti e li ha testati su una varietà di materie plastiche, inclusi campioni di sacchetti Ziploc in polietilene misto e tazze in polilattide senza previa purificazione o rimozione di additivi o coloranti, che sono tipicamente presenti nei prodotti in plastica post-consumo. Hanno combinato i loro esperimenti con studi di modellazione per verificare che i reticolanti inducano la formazione di nuovi copolimeri multiblocco.
“Il sistema è così efficiente, compatibile tre diversi polimeri in un unico nuovo materiale”, ha detto Rovis.
Cicli di utilizzo multipli
I ricercatori ipotizzano che la loro nuova strategia potrebbe aiutare a raggiungere l’obiettivo finale di riutilizzare i rifiuti di plastica mista in più cicli di utilizzo, ha affermato Chen.
“Una barriera fondamentale è il costo; stiamo parlando di milioni di tonnellate di rifiuti di plastica, e devi considerare quanti di questi reticolanti dinamici ti servono, anche se attualmente abbiamo bisogno solo di meno del 5% del peso della plastica nel nostro upcycling processo. Come molte scoperte fondamentali fatte nella storia, esistono ostacoli pratici all’inizio, ma siamo molto entusiasti del potenziale futuro”.
Il lavoro è stato svolto presso la CSU ed è stato sostenuto dal Consorzio BOTTLE del Dipartimento dell’Energia e dal programma di scienze energetiche di base.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
