Sebbene il riciclaggio della plastica non sia una scienza nuova, i processi attuali non lo rendono economicamente conveniente:i rifiuti di plastica vengono "riciclati" in qualità inferiore, materiale meno utile. È una sfida che continua ad essere un ostacolo nell'affrontare una crescente crisi globale dell'inquinamento nelle plastiche monouso.

Un team multi-istituzionale di scienziati guidati dal Laboratorio Ames del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha sviluppato un catalizzatore unico nel suo genere in grado di elaborare plastiche poliolefiniche come polietilene e polipropilene, tipi di polimeri ampiamente utilizzati in cose come sacchetti di plastica della spesa, brocche di latte, bottiglie di shampoo, giocattoli, e contenitori per alimenti. Il processo risulta uniforme, componenti di alta qualità che possono essere utilizzati per produrre combustibili, solventi, e oli lubrificanti, prodotti che hanno un alto valore e potrebbero potenzialmente trasformare queste e altre plastiche usate in una risorsa non sfruttata.

"Abbiamo fatto un grande passo avanti con questo lavoro, " ha detto Aaron Sadow, uno scienziato presso il laboratorio Ames e il direttore dell'Istituto per il riciclaggio cooperativo delle materie plastiche (iCOUP). "Abbiamo ipotizzato di poter prendere in prestito dalla natura, e imitano i processi mediante i quali gli enzimi rompono con precisione macromolecole come proteine ​​e cellulosa. Ci siamo riusciti, e siamo entusiasti di continuare a ottimizzare e sviluppare ulteriormente questo processo".

Il processo unico si basa sulla tecnologia delle nanoparticelle. Lo scienziato del laboratorio di Ames Wenyu Huang ha progettato una nanoparticella di silice mesoporosa costituita da un nucleo di platino con siti attivi catalitici, circondato da lunghi pori di silice, o canali, attraverso il quale le lunghe catene polimeriche passano attraverso il catalizzatore. Con questo disegno, il catalizzatore è in grado di trattenere e scindere le catene polimeriche più lunghe in pezzi uniformi più corti che hanno il maggior potenziale per essere riciclati in nuovi, prodotti finali più utili.

"Questo tipo di processo di catalisi controllata non è mai stato progettato sulla base di materiali inorganici, " Huang, specializzato nella progettazione di nanocatalizzatori strutturalmente ben definiti. "Siamo stati in grado di dimostrare che il processo catalitico è in grado di eseguire più fasi di decostruzione identiche sulla stessa molecola prima di rilasciarla".

Le misurazioni dell'esperto di NMR allo stato solido del laboratorio di Ames Fred Perras hanno permesso al team di esaminare l'attività del catalizzatore su scala atomica, e ha confermato che le lunghe catene polimeriche si muovevano facilmente attraverso i pori del catalizzatore in modo simile ai processi enzimatici che gli scienziati miravano a emulare.

La ricerca è ulteriormente discussa nel documento, "Riciclo catalitico del polietilene ad alta densità tramite un meccanismo di processo, " pubblicato in Catalisi della natura .