Scienziati dell'Institute for Cooperative Upcycling of Plastics (iCOUP), un Energy Frontier Research Center guidato da Ames Laboratory, hanno scoperto un processo chimico che fornisce biodegradabili, sostanze chimiche preziose, che vengono utilizzati come tensioattivi e detergenti in una vasta gamma di applicazioni, dalla plastica di scarto. Il processo ha il potenziale per creare cicli di vita più sostenibili ed economicamente favorevoli per la plastica.

I ricercatori hanno mirato al loro lavoro sulla decostruzione delle poliolefine, che rappresenta più della metà di tutta la plastica scartata, e include quasi ogni tipo di prodotto immaginabile:giocattoli, imballaggio alimentare, sistemi di tubazioni, bottiglie d'acqua, tessuti, scarpe, macchine, e mobili.

"plastica, e soprattutto poliolefine, sono materiali che potresti definire di troppo successo, " ha dichiarato il direttore di iCOUP Aaron Sadow. "Sono fantastici, forti, leggero, termicamente stabile, chimicamente resistenti, per tutte le applicazioni per le quali li usiamo, ma il problema arriva quando non ci servono più".

È tutto nella struttura chimica delle plastiche poliolefiniche che le rende così resistenti e durevoli (catene lunghe e resistenti di legami carbonio-carbonio) che le rendono anche difficili da scomporre. Le poliolefine generalmente mancano anche dei gruppi chimici che potrebbero essere presi di mira nei processi di decostruzione. Molti processi esistenti per riciclare la plastica si traducono in prodotti di minor valore, componenti meno utilizzabili, rendendo la fattibilità economica del riciclaggio molto meno appetibile.

Il nuovo processo utilizza ciò che la scienza già conosce sui passaggi chiave della polimerizzazione - l'assemblaggio di lunghi filamenti polimerici - ma al contrario, rompendo alcuni dei legami carbonio-carbonio nelle catene. Una volta rotti alcuni legami carbonio-carbonio, le catene polimeriche accorciate si trasferiscono a un gruppo terminale di alluminio per formare specie reattive. I catalizzatori e le reazioni per questo nuovo processo sono legati a quelli utilizzati nella polimerizzazione degli alcheni, sfruttando la chimica catalitica ben compresa. Finalmente, gli intermedi di questa nuova trasformazione vengono facilmente convertiti in alcoli grassi o acidi grassi, o utilizzato in altra chimica sintetica, per creare prodotti chimici o materiali che sono preziosi in una miriade di modi:come detergenti, emulsionanti, prodotti farmaceutici, e cosmetici. Poiché il processo è controllato cataliticamente, le lunghezze desiderabili della catena del prodotto possono essere mirate per la sintesi.

La parte migliore del processo è che i suoi prodotti finali sono biodegradabili, a differenza dei materiali di partenza in polietilene e polipropilene.

"Gli acidi grassi e gli alcoli si biodegradano nell'ambiente in tempi relativamente brevi. Se questi sottoprodotti trovano un nuovo impiego altrove, è magnifico, ma ha anche una fine di vita, il che significa che non si accumula nell'ambiente come la plastica, " disse Sadow.

La ricerca è ulteriormente discussa nel documento, "La scissione catalitica del legame carbonio-carbonio e la formazione del legame carbonio-elemento danno nuova vita alle poliolefine come tensioattivi biodegradabili, " scritto da Uddhav Kanbur, Guiyan Zang, Alexander L. Paterson, Puranjan Chatterjee, Ryan A. Hackler, Massimiliano Delferro, Igor I. Rallentando, Frederic A. Perras, Sole che suona, Aaron D. Sadow; e pubblicato in chimica .