Il mondo sta annegando nella plastica. Circa il 60% degli oltre 8, 700 milioni di tonnellate di plastica mai prodotte non sono più in uso, invece si sono seduti per lo più in discarica o rilasciati nell'ambiente. Ciò equivale a oltre 400 kg di rifiuti di plastica per ognuno dei 7,6 miliardi di persone sul pianeta.

Uno dei motivi è che molte materie plastiche non sono riciclabili nel nostro sistema attuale. E anche quelli che sono riciclabili alla fine vanno comunque in discarica.

La plastica non può essere riciclata all'infinito, almeno non utilizzando tecniche tradizionali. Alla maggior parte viene data solo una nuova prospettiva di vita prima di finire sulla terra, l'oceano o un inceneritore. Ma c'è speranza in una diversa forma di riciclaggio nota come riciclaggio chimico.

Il tradizionale riciclaggio fisico o meccanico in genere macina la plastica in parti più piccole che vengono poi mescolate e modellate insieme per creare prodotti in plastica di qualità inferiore. Riciclo chimico, d'altra parte, rompe la plastica a livello molecolare, mettendo a disposizione "molecole piattaforma" che possono poi essere utilizzate per realizzare altri materiali. Sono i primi giorni per questa idea ma, in linea di principio, potrebbe aprire tutta una serie di opportunità.

Le materie plastiche sono un'ampia classificazione di materiali noti come polimeri, che sono costituiti da piccole molecole di "monomero" costituite principalmente da carbonio e idrogeno. La sfida nel riciclaggio chimico della plastica consiste nel trovare le tecniche giuste per scomporre e ricostituire il materiale in una varietà di prodotti finali riducendo al minimo gli sprechi.

Tutto questo deve essere fatto in modo produttivo, economico, modo su larga scala e a emissioni zero. L'eventuale soluzione dovrebbe creare meno danni del problema che sta cercando di risolvere.

I monomeri che compongono la plastica possono assumere una varietà di forme e dimensioni:alcuni sono linee rette, alcuni sono ramificati e alcuni hanno anelli. Il modo in cui sono legati insieme determina le proprietà del materiale della plastica, compreso quanto sia facile abbatterli, le loro temperature di fusione e così via.

Nei termini più semplici, rompere i legami chimici è tutta una questione di energia. Le materie plastiche sono in gran parte materiali molto stabili, quindi generalmente hanno bisogno di una buona quantità di energia per romperle, solitamente sotto forma di calore per provocare un processo chiamato pirolisi. Puoi avere un controllo più preciso sulla rottura usando il catalizzatore giusto, un materiale che innesca la reazione chimica da una posizione specifica nella catena polimerica.

Un esempio di catalizzatore è il tipo di molecola biologica nota come enzima. Questi si verificano negli organismi viventi e svolgono un ruolo vitale nei processi del corpo come la digestione. Esistono fino a 50 microrganismi "plastivori" conosciuti che possono digerire la plastica perché contengono enzimi che aiutano a scomponerla.

Ma usare questi processi naturali può essere difficile perché devi mantenere in vita gli organismi biologici, quindi richiedono condizioni molto specifiche come la temperatura e i livelli di pH, e spesso impiegano molto tempo per completare il processo. Però, con ulteriori ricerche potrebbero essere utilizzati commercialmente in futuro.

Altri catalizzatori possono funzionare abbastanza rapidamente. Per esempio, io e i miei colleghi abbiamo dimostrato che è possibile utilizzare nanoparticelle di ferro per trasformare la plastica nera (uno dei tipi più difficili da riciclare) in nanotubi di carbonio in pochi istanti. Siamo quindi stati in grado di utilizzare questo nuovo materiale per costruire componenti elettrici come cavi dati per trasmettere informazioni a un sistema di altoparlanti per riprodurre musica.

Nuove tecniche

C'è uno sforzo globale in questo campo in crescita per sviluppare nuove tecniche. La ricerca ha dimostrato che è possibile riciclare chimicamente il vecchio olio da cucina (un polimero naturale) in una resina biodegradabile da utilizzare nelle stampanti 3D. Altri materiali di scarto come cibo, gomma e plastica possono essere utilizzate per produrre rapidamente grafene (una forma di carbonio dello spessore di un atomo). Gli scienziati hanno anche sviluppato un modo per riciclare ripetutamente le bioplastiche invece di lasciarle biodegradare lentamente e rilasciare anidride carbonica.

Il riciclaggio chimico potrebbe completare il riciclaggio meccanico, soprattutto per i materiali problematici nel riciclaggio fisico come film sottili e microplastiche. Questi rimangono intrappolati nei macchinari di macinazione a causa delle loro piccole dimensioni e forza, causando il blocco dell'intero sistema, rallentare o addirittura fermarsi del tutto e necessitano di pulizia. Le smerigliatrici non possono lavorare su film sottili, per non parlare di materiali microplastici centinaia di volte più piccoli.

Molte di queste tecniche sono state dimostrate in laboratorio e ora ci sono diverse aziende che lo fanno a livello commerciale. Questi processi richiedono tempo, competenza e denaro. Ma fino a quando non smetteremo di usare la plastica, questo sarà un campo di opportunità in crescita per gli investimenti per sviluppare un'economia circolare del carbonio grazie all'uso del riciclaggio chimico della plastica.

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