Il grosso problema con la plastica è che, sebbene duri a lungo, la maggior parte viene gettata via dopo un solo utilizzo. Da quando la plastica è stata inventata negli anni '50, circa 8, Sono stati realizzati 300 milioni di tonnellate metriche (Mt), ma più della metà (4, 900 Mt) è già in discarica o è stato disperso nell'ambiente. Solo nel 2010 si stima che da 4,8 a 12,7 Mt siano finiti negli oceani.

Solo una piccola parte delle centinaia di tipi di plastica può essere riciclata con la tecnologia convenzionale. Ma ci sono altre cose che possiamo fare per riutilizzare la plastica dopo che ha raggiunto il suo scopo originale. La mia ricerca, Per esempio, si concentra sul riciclo chimico, e ho cercato di capire come utilizzare gli imballaggi per alimenti per creare nuovi materiali come i cavi per l'elettricità.

Nel riciclaggio chimico si utilizzano gli elementi costitutivi per creare nuovi materiali. Tutte le plastiche sono in carbonio, idrogeno e talvolta ossigeno. Le quantità e le disposizioni di questi tre elementi rendono ogni plastica unica. Poiché le materie plastiche sono sostanze chimiche molto pure e altamente raffinate, possono essere scomposti in questi elementi e quindi legati in diverse disposizioni per realizzare materiali di alto valore come i nanotubi di carbonio. In teoria, gli unici prodotti collaterali di questa operazione dovrebbero essere ossigeno e idrogeno.

I nanotubi di carbonio sono minuscole molecole con incredibili proprietà fisiche. Pensa a un pezzo di filo di pollo avvolto in un cilindro. Ecco come appare la struttura di un nanotubo di carbonio. Quando il carbonio è disposto in questo modo può condurre sia calore che elettricità. Queste due diverse forme di energia sono molto importanti da controllare e utilizzare nelle giuste quantità, a seconda delle vostre esigenze.

Per il nostro nuovo studio, abbiamo preso la plastica, in particolare la plastica nera, comunemente utilizzati come confezionamento di piatti pronti e frutta e verdura nei supermercati, ma non possono essere facilmente riciclati - e strappato loro il carbonio, quindi costruito molecole di nanotubi dal basso verso l'alto utilizzando gli atomi di carbonio.

I nanotubi sono 80, 000 volte più sottile di un capello umano, infatti sono virtualmente sottili quanto i filamenti di DNA. Ma essere fatti di legami carbonio-carbonio conferisce loro anche una forza simile al diamante. Sono così resistenti che sono considerati il ​​materiale ideale per un ascensore spaziale proposto.

I nanotubi sono già stati utilizzati per realizzare pellicole conduttive su display touchscreen, e la loro flessibilità li ha resi ideali anche per l'elettronica flessibile. Sono stati utilizzati anche per sviluppare tessuti che creano energia quando ti muovi, e la NASA li ha usati per prevenire scosse elettriche sulla navicella spaziale Juno. Inoltre, sono stati recentemente utilizzati per creare antenne per reti 5G.

Nuovo uso per i nanotubi

Abbiamo realizzato specificamente nanotubi di carbonio perché possono essere utilizzati per risolvere il problema del surriscaldamento e del guasto dei cavi elettrici. Nel mondo circa l'8% dell'elettricità viene perso nella trasmissione e nella distribuzione. Questo potrebbe non sembrare molto, ma è basso perché i cavi elettrici sono corti, il che significa che le centrali elettriche devono essere vicine al luogo in cui viene utilizzata l'elettricità, altrimenti l'energia si perde nella trasmissione. Molti cavi a lungo raggio (che sono fatti di metalli) non possono funzionare a piena capacità perché si surriscaldano e si fondono. Questo è un vero problema per un futuro di energia rinnovabile che utilizzi l'eolico o il solare, perché i siti migliori sono lontani da dove vivono le persone.

Ho passato diversi anni a imparare cosa è importante per ottenere le migliori prestazioni elettriche dai fili di carbonio. Per fare questo mi sono prima specializzato nella creazione di nanotubi di altissima qualità utilizzando i metodi più appropriati per rendere al meglio il conduttore. Ho mappato le migliori condizioni di reazione che ci hanno dato la possibilità di utilizzare la plastica nera come materia prima.

Ora siamo stati in grado di utilizzare i nanotubi per trasmettere elettricità a una lampadina in un piccolo modello dimostratore. A lungo termine ho intenzione di realizzare cavi elettrici in carbonio di elevata purezza utilizzando materiali plastici di scarto. E attualmente sto lavorando per migliorare le prestazioni elettriche del materiale dei nanotubi e aumentare la produzione, quindi sono pronti per la distribuzione su larga scala nei prossimi tre anni.

Seguendo il mio motto "nessun carbonio lasciato indietro", stiamo anche sviluppando nuovi modi per convertire la plastica in modo rapido ed economico utilizzando questo metodo di riciclaggio chimico. Qualsiasi carbonio che sfugge al nostro processo è una perdita per noi, e potrebbe essere un inquinante. Quindi miriamo a mantenerlo al minimo assoluto catturando il carbonio dopo ogni passaggio utilizzando scrubber chimici per catturare il carbonio dal gas di scarico in modo che possa essere riciclato ancora e ancora, finché non abbiamo usato quanto più carbonio originale possibile fisicamente.

Stiamo anche valutando l'utilizzo di altre forme di rifiuti di carbonio per produrre nanomateriali. La plastica è un problema noto, ma ci sono molti altri materiali in carbonio come pneumatici, documenti, vernici, solventi, e refrigeranti che non sempre hanno un piano di fine vita. Il problema della plastica cresce al ritmo dell'uso della plastica, con solo una piccolissima quantità di essi riutilizzata. Ma la nostra ricerca mostra che possiamo usare il problema di oggi per realizzare i materiali di domani.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.