L'inquinamento da plastica è diventato uno dei problemi ambientali più complessi, soprattutto nel contesto dell'aumento della produzione e della domanda di materie plastiche. Mentre le innovazioni nella chimica dei polimeri hanno cambiato radicalmente le nostre vite a metà del XX secolo, le eccezionali proprietà delle materie plastiche come la durabilità, stabilità chimica, resistenza e molte altre caratteristiche rappresentano un serio problema per il riciclaggio di tali materiali.

Secondo alcune stime, entro il 2050, ci saranno più rifiuti di plastica che pesci negli oceani in termini di peso totale, con la produzione annua di materie plastiche che raggiunge oltre 1,1 miliardi di tonnellate. La produzione mondiale di plastica nel 2015 è stata stimata in circa 380 milioni di tonnellate, e la quantità cumulativa di rifiuti generati dagli anni '50 al 2015 è stata di circa 6,3 miliardi di tonnellate. Solo il 9% dei rifiuti è stato riciclato e uno sbalorditivo 60% di tutte le plastiche mai prodotte è finito nell'ambiente.

Razionalizzare l'uso dei prodotti in plastica e aumentare la consapevolezza dei consumatori di differenziare e riciclare i rifiuti è importante in termini di riduzione dell'inquinamento. Però, trovare soluzioni tecniche e metodologie per elaborare in modo più efficiente i rifiuti di plastica e trasformarli in sostanze chimiche preziose rappresenta ancora una grande sfida per i ricercatori di tutto il mondo.

Il polietilene tereftalato (PET) è un poliestere sintetico ampiamente utilizzato nella produzione di bottiglie per bibite e fibre tessili. Il PET è un materiale termoplastico costituito da unità ripetitive di acido tereftalico e glicole etilenico, legati tra loro tramite un legame estere. Da qui il nome popolare poliestere, che viene utilizzato principalmente nell'industria tessile.

Il legame estere può essere scisso mediante idrolisi per trasformare i rifiuti di PET nei suoi costituenti monomerici. Gli attuali metodi chimici di riciclaggio del PET richiedono l'uso di solventi organici ad alte temperature e pressioni per ottenere la depolimerizzazione in derivati ​​monomerici con rese pratiche.

Esplorare le possibilità di utilizzo della macinazione a sfere nel processo di depolimerizzazione del PET, Il Dr. Vjekoslav Štrukil del Laboratorio RBI di Chimica Fisico-Organica ha decomposto con successo il PET in acido tereftalico monomero a temperatura e pressione ambiente, con l'acido tereftalico che è anche il materiale di partenza per la produzione di questa plastica.

La meccanochimica è recentemente diventata uno dei campi più promettenti della scienza chimica grazie alla sua efficienza estremamente elevata, semplicità, velocità, e la capacità di ridurre significativamente l'uso di solventi organici tossici o evitarne completamente l'uso nelle reazioni chimiche.

"Sebbene l'Unione internazionale di chimica pura e applicata (IUPAC) abbia classificato la meccanochimica, così come la degradazione dei polimeri in monomeri, tra le prime dieci innovazioni della chimica che cambieranno il mondo, un'efficace degradazione meccanochimica del PET non è stata ancora descritta nella letteratura scientifica, " dice il dottor Štrukil.

Nell'ultimo studio il Dr. Štrukil descrive un'idrolisi alcalina altamente efficiente del PET di scarto allo stato solido a temperatura e pressione ambiente, ottenuta mediante macinazione a sfere meccanochimica con conversione del PET e rese isolate di monomero fino al 99%.

Ottime rese sono state ottenute anche dal cosiddetto invecchiamento assistito da vapore di miscele solide di PET e idrossido di sodio miscelate manualmente o premiscelate in ambiente umido o in presenza di vapori di alcol. L'invecchiamento in vapori di alcol rappresenta un percorso ancora più blando verso la depolimerizzazione del PET con una conversione del 99% a temperatura ambiente.

"Alcuni degli esperimenti sono iniziati poco prima del blocco a marzo, seguito da un terremoto. Certo, tutto questo ha rallentato e quasi completamente spento la ricerca. Ciò significava che quei risultati erano completamente persi e abbiamo dovuto ricominciare da capo la nostra ricerca dopo il blocco. Però, quella situazione surreale ha portato delle nuove idee, così quando sono tornato a lavorare a maggio, Ho focalizzato la mia ricerca sull'invecchiamento delle plastiche PET a temperatura ambiente e pressione in vapori di diverse fasi liquide come acetonitrile, metanolo o etanolo, " spiega il dottor Štrukil.

I risultati pubblicati mostrano che la macinazione meccanochimica e l'invecchiamento assistito da vapore, come due tecniche complementari allo stato solido, hanno il potenziale per la degradazione alcalina della plastica PET di scarto e dei tessuti in PET anche su scale più grandi. La metodologia descritta potrebbe fungere da piattaforma per lo sviluppo di nuovi ed efficienti processi rispettosi dell'ambiente per la produzione di acido tereftalico da rifiuti PET abbondanti nell'ambiente, invece di fonti non rinnovabili come i combustibili fossili.

Questi risultati sono stati pubblicati in ChemSusChem .