La plastica è tra i materiali di maggior successo dei tempi moderni. Però, creano anche un enorme problema di rifiuti. Scienziati dell'Università di Groningen (Paesi Bassi) e della East China University of Science and Technology (ECUST) di Shanghai hanno prodotto diversi polimeri dall'acido lipoico, una molecola naturale Questi polimeri sono facilmente depolimerizzati in condizioni blande. Circa l'87 percento dei monomeri può essere recuperato nella loro forma pura e riutilizzato per produrre nuovi polimeri di qualità vergine. Il processo è descritto in un articolo pubblicato sulla rivista Questione il 4 febbraio.

Un problema con il riciclaggio della plastica è che di solito si traduce in un prodotto di qualità inferiore. I migliori risultati si ottengono con il riciclo chimico, in cui i polimeri vengono scomposti in monomeri. Però, questa depolimerizzazione è spesso molto difficile da ottenere. Presso il Centro di ricerca comune di scienziati del premio Nobel Feringa, una collaborazione tra l'Università di Groningen e ECUST, gli scienziati hanno sviluppato un polimero che può essere creato e completamente depolimerizzato in condizioni blande.

Blocco di costruzione perfetto

"Abbiamo trovato un modo per produrre polimeri dalla molecola naturale dell'acido lipoico in modo molto controllato, " spiega Ben Feringa, Professore di Chimica Organica presso l'Università di Groningen. "È una bellissima molecola e un mattone perfetto che è stato creato dalla natura". La molecola ha una struttura ad anello che include un legame zolfo-zolfo. Quando questo legame è rotto, gli atomi di zolfo possono reagire con quelli di un altro monomero. "Questo processo era noto prima, ma siamo riusciti a trovare un modo per controllarlo e creare polimeri lunghi".

Materiale elastico

La molecola ha anche un gruppo carbossilico, che reagisce facilmente con gli ioni metallici. Questi possono reticolare i polimeri, che si traduce in un materiale elastico. Sciogliendo la molecola in acqua con idrossido di sodio e poi facendo evaporare l'acqua, un film polimerico più solido viene prodotto attraverso legami ionici. Poiché la polimerizzazione avviene attraverso legami reversibili, il materiale è anche autorigenerante, spiega Feringa:"Quando si taglia, puoi semplicemente premere le estremità insieme e si ricollegheranno in pochi minuti."

Polimerizzazione reversibile

La maggior parte del lavoro nel documento Materiali è stato svolto da Qi Zhang, prima come dottorato di ricerca studente presso ECUST a Shanghai e successivamente come ricercatore post-dottorato presso l'Università di Groningen. "L'acido lipoico è una piccola molecola naturale dalla struttura elegante, ' lui dice. "Non abbiamo dovuto fare alcuna noiosa riprogettazione del monomero per ottenere una polimerizzazione completamente reversibile". La semplice esposizione dei polimeri all'idrossido di sodio dissolve i polimeri in monomeri. "Aggiungendo un po' di acido, i monomeri precipitano e possono essere recuperati. La qualità di questi monomeri riciclati è identica a quella del materiale originale".

Riciclaggio senza perdita di qualità

"I nostri esperimenti mostrano cosa è possibile con questi monomeri, " aggiunge Feringa. "Possiamo anche riciclare il materiale in monomeri più volte, senza perdita di qualità." Tuttavia, le applicazioni industriali di questo nuovo polimero sono molto lontane. Feringa dice, "Questa è una prova di principio. Stiamo conducendo esperimenti ora per creare polimeri con nuove funzionalità e per comprendere meglio i processi di polimerizzazione e depolimerizzazione". Per di più, sebbene l'87 percento dei monomeri possa già essere recuperato, gli scienziati vogliono avvicinarsi il più possibile al cento per cento. "I nostri esperimenti dimostrano che possiamo produrre, in modo controllato, duro e morbido, polimeri elastici completamente depolimerizzabili, Feringa riassume. "Questa molecola è davvero molto promettente".