I rifiuti di poliuretano si accumulano nelle discariche, ma gli scienziati hanno una possibile soluzione:hanno sviluppato un metodo per rendere degradabile il poliuretano. Una volta terminata la vita utile del prodotto originale, il polimero può essere facilmente sciolto negli ingredienti per creare nuovi prodotti come la supercolla. Questi poliuretani potrebbero essere utilizzati anche in capsule microscopiche che si aprono per rilasciare carichi come i biocidi.

I ricercatori presenteranno oggi i loro risultati all'American Chemical Society (ACS) Fall 2019 National Meeting &Exposition.

"Ogni giorno vengono prodotti milioni di tonnellate di poliuretani, e sono ampiamente usati nelle schiume, plastica, scarpe da ginnastica, isolamento e altri prodotti, "dice Efraim Morado, uno studente di dottorato che presenta il lavoro all'incontro. "Ma quando le persone finiscono di usarli, questi materiali vengono solitamente scartati." Il poliuretano di scarto finisce nelle discariche, o è incenerito, che richiede molta energia e genera sottoprodotti tossici, lui nota. "In alternativa, vogliamo sviluppare la prossima generazione di poliuretano che può degradarsi facilmente ed essere rielaborato in un nuovo materiale che può poi essere commercializzato, come adesivi o vernici, " lui dice.

Certo, Morado non è il solo a cercare modi per riutilizzare i polimeri. "Molte persone interessate al riciclaggio stanno cercando di creare polimeri che si scompongano nei loro materiali di partenza originali e poi ricostruiscano lo stesso polimero, "dice Steven Zimmerman, dottorato di ricerca, ricercatore principale del progetto. "Stiamo prendendo una cosa molto diversa, approccio intermedio, quale industria potrebbe essere più interessata a perseguire a breve termine perché sarebbe più facile ed economico, "aggiunge Zimmerman, il cui laboratorio ha sede presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. "Stiamo cercando di scomporre i nostri polimeri in altri materiali di partenza che sono familiari all'industria".

La differenza chiave tra il poliuretano standard e la versione di Morado è l'incorporazione di un idrossi acetale come uno dei monomeri, accanto ai tradizionali monomeri. Il team di Zimmerman aveva inizialmente utilizzato uno speciale acetale contenente iodio per produrre polimeri degradabili e gel di poliacrilammide. In quel precedente lavoro, il polimero potrebbe essere sciolto in acqua leggermente acida.

Morado ha inventato un nuovo tipo di acetale da incorporare nel suo poliuretano non convenzionale in modo da poter sciogliere il polimero in assenza di acqua. Dopo mesi di indagini, scoprì che una soluzione di acido tricloroacetico in diclorometano, un solvente organico, potrebbe sciogliere il poliuretano a temperatura ambiente in sole tre ore. Questo è in contrasto con le condizioni più dure del tipico metodo di incenerimento, che richiede più di 1, 400 F per evitare la formazione di gas tossici. A differenza dell'acqua, il diclorometano provoca il rigonfiamento del materiale. Tale espansione consente all'acido di raggiungere la spina dorsale delle catene molecolari del poliuretano, che può rompersi nelle posizioni in cui si trovano i gruppi acetalici. La degradazione rilascia monomeri di alcol che possono quindi essere utilizzati per realizzare nuovi prodotti come adesivi le cui prestazioni rivaleggiano con la supercolla.

Morado ha creato altri poliuretani contenenti acetale che possono degradarsi se esposti alla luce. Ha usato questi materiali per creare microcapsule che potrebbero contenere erbicidi o persino biocidi per uccidere i cirripedi e altre creature che si attaccano agli scafi delle navi. Lui e Zimmerman stanno anche sviluppando adesivi che si dissolvono se trattati con poche gocce di acido in solvente diclorometano. Una potenziale applicazione è sui circuiti stampati, dove un chip che era stato saldamente incollato alla scheda potrebbe essere sostituito con una sostituzione se il chip originale si fosse guastato.

Inoltre, il team sta lavorando su poliuretani che possono degradarsi in condizioni ancora più miti, come l'esposizione all'aceto. Ciò sarebbe particolarmente utile per, dire, suture degradabili o applicazioni domestiche come grucce rimovibili per quadri.