Sebbene la plastica o i polimeri sintetici abbiano molte proprietà utili, la loro cattiva gestione ha portato a un inquinamento diffuso che soffoca i nostri ecosistemi. Come soluzione a questo, molti polimeri sintetici vengono avviati al ritrattamento e al riciclaggio; il polietilene tereftalato (PET) è uno dei prodotti più comuni visti frequentemente nel circuito del riciclaggio in molti paesi. Tuttavia, il riciclaggio ha una serie di problemi. Durante il riciclaggio della plastica, frazioni parziali delle catene polimeriche vengono decomposte risultando in polimeri strutturalmente deboli e degradati. Queste plastiche riciclate al di sotto degli standard hanno proprietà molto ridotte e possono essere utilizzate solo come combustibili solidi. Ciò lascia ai produttori poca scelta se non quella di realizzare nuovi prodotti in plastica con materie prime petrolifere a rapido esaurimento.

Pertanto, i ricercatori di tutto il mondo sono impegnati nello sviluppo di materiali polimerici reticolati sostenibili che possono essere riciclati in modo efficiente ed economico. In aggiunta al crescente corpus di conoscenze, il Dr. Mikihiro Hayashi, Assistant Professor presso il Nagoya Institute of Technology, in Giappone, e il suo collega Mr. Takahiro Kimura hanno sviluppato un metodo semplice per riciclare il poliestere, un materiale plastico comune, in un polimero reticolato che mantiene la sua forza e le sue proprietà quando riciclato. Il loro metodo è incentrato sulla trasformazione dei poliesteri in vetrimeri, una nuova classe di polimeri che possiedono legami covalenti dinamici che possono rompersi e riformarsi in modo reversibile per creare nuovi legami incrociati. I legami covalenti dinamici rendono il vetrimero con proprietà desiderabili, come riciclabilità, rielaborabilità e capacità di guarigione, che sono caratteristiche dei materiali funzionali di alto valore. Lo studio è stato pubblicato il 1 agosto 2022 nel Journal of Materials Chemistry A.

Il Dr. Hayashi afferma:"La nostra ricerca dimostra un processo di upcycling in un colpo solo di poliesteri commerciali in vetrimeri reticolati con proprietà termomeccaniche migliorate e funzioni sostenibili". Lui e il suo collega hanno creato i vetrimeri semplicemente mescolando il poliestere con una molecola reticolante, tetra-epossidica, insieme al composto chimico 1,8-diazabiciclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU) come catalizzatore nel presenza di tetraidrofurano come solvente. Il solvente è stato successivamente evaporato e la miscela rimanente è stata riscaldata a 200°C per 24 ore, producendo un film di vetrimero.

Con questo metodo, la reticolazione per la produzione del vetrimero avviene in tre rapidi stadi sequenziali:idrolisi (rottura dei legami poliestere), reazione di apertura epossidica e transesterificazione intermolecolare. Discutendo le proprietà meccano-elastiche superiori dei vetrimeri prodotti, il Dr. Hayashi afferma:"Il vetrimero altamente reticolato e riciclabile mostra un aumento di 60 volte del modulo di trazione o modulo di Young e un aumento di 10 volte della sollecitazione massima sopportabile quando rispetto al poliestere originale. Ha anche una frazione di gel di quasi il 100%." Inoltre, è stato osservato che il vetrimero conserva le sue proprietà anche dopo essere stato macinato in pezzi fratturati e pressato in una lastra piana, il che ne riafferma la riciclabilità.

Le materie plastiche sono materiali essenziali con molti vantaggi e proprietà utili perché sono leggere, economiche, non tossiche e facili da produrre. Tuttavia, allo stesso tempo, è necessario riconoscere e limitare i danni ambientali che provocano. Il miglioramento della riciclabilità dei polimeri plastici incoraggerà i programmi di riciclaggio e ridurrà l'uso del petrolio, una risorsa non rinnovabile. Come giustamente osserva il Dr. Hayashi, "Il mondo ha bisogno di opzioni versatili per riciclare i polimeri sintetici. Il metodo che proponiamo non solo eliminerà l'uso di sostanze chimiche derivate dal petrolio, ma potrebbe anche essere il primo passo verso un sistema di riciclaggio pratico e sostenibile per il futuro, che aderisce ai principi dell'economia circolare e aiuta a realizzare gli SDGs."

Come passo avanti, i ricercatori stanno ora progettando di escogitare una trasformazione più diretta dei poliesteri in vetrimeri senza utilizzare solventi e stanno anche cercando di utilizzare il loro metodo per trasformare il PET commerciale in altri materiali altamente riciclabili. In caso di successo, il metodo sviluppato potrebbe portare a un ciclo chiuso di produzione di plastica ed evitare ulteriori crisi ambientali causate da un'eccessiva produzione di plastica. + Esplora ulteriormente

Riciclaggio della plastica attraverso la reticolazione dinamica