Una classica gru origami realizzata in carta e rivestita con Choetsu (a sinistra) e non patinata (a destra). Quando è immersa in acqua, la gru di carta patinata mantiene la sua forma mentre quella non patinata si satura rapidamente d'acqua e inizia a disintegrarsi. Credito:©2022 Hiroi et al.
C'è una notevole quantità di ricerca sulla riduzione della plastica per molte e varie applicazioni. Per la prima volta, i ricercatori hanno trovato un modo per conferire ai materiali cartacei relativamente sostenibili alcune delle proprietà utili della plastica. Questo può essere fatto facilmente, in modo economico ed efficiente. Un rivestimento chiamato Choetsu non solo impermeabilizza la carta, ma mantiene anche la sua flessibilità e si degrada in modo sicuro.
È difficile sfuggire al fatto che i materiali plastici sono, nel complesso, dannosi per l'ambiente. Probabilmente hai visto immagini di inquinamento da plastica trascinarsi sulle spiagge, rovinare fiumi e uccidere innumerevoli animali. Eppure il problema spesso sembra del tutto fuori dalle nostre mani vista l'ubiquità dei materiali plastici nella vita di tutti i giorni. Il professor Zenji Hiroi dell'Institute for Solid State Physics dell'Università di Tokyo e il suo team esplorano i modi in cui la scienza dei materiali può aiutare e la loro recente scoperta mira a sostituire alcuni usi della plastica con qualcosa di più sostenibile:la carta.
"Il problema principale con i materiali plastici, a mio avviso, è la loro incapacità di degradarsi in modo rapido e sicuro", ha affermato Hiroi. "Ci sono materiali che possono degradarsi in modo sicuro, come la carta, ma ovviamente la carta non può soddisfare la vasta gamma di usi delle lattine di plastica. Tuttavia, abbiamo trovato un modo per conferire alla carta alcune delle belle proprietà della plastica, ma senza danni. Lo chiamiamo Choetsu, un rivestimento biodegradabile a basso costo che aggiunge impermeabilità e resistenza alla carta semplice."
Una sezione di carta patinata Choetsu larga una frazione di millimetro vista con diversi tipi di raggi X per vedere la distribuzione dei composti. Si è il silicio, C è il carbonio e Ti è il titanio. Credito:©2022 Hiroi et al.
Choetsu è una combinazione di materiali che, applicati sulla carta, generano spontaneamente una pellicola resistente e impermeabile al contatto con l'umidità dell'aria. Il rivestimento è costituito da sostanze chimiche sicure ea basso costo, principalmente metiltrimetossisilano, alcol isopropilico e una piccola quantità di tetraisopropil titanato. Strutture di carta, ad esempio contenitori per alimenti, vengono spruzzate o immerse in questa miscela liquida e vengono asciugate a temperatura ambiente. Una volta asciutta, sulla cellulosa che compone la carta si forma un sottile strato di silice contenente metile, un tipo di alcol, che conferisce proprietà resistenti e impermeabili.
Inoltre, le reazioni che avvengono durante la procedura di rivestimento creano automaticamente uno strato di nanoparticelle di biossido di titanio. Questi danno origine a una proprietà repellente allo sporco e ai batteri nota come attività fotocatalitica, che protegge l'elemento rivestito per un lungo periodo di tempo. Tutte le sostanze chimiche coinvolte nel rivestimento si decompongono nel tempo in elementi innocui come carbonio, acqua e silicio simile alla sabbia.
Un rendering che mostra lo strato di silice applicato a una sostanza, non limitato alla carta, e le nanoparticelle di titanio sparse ovunque. Questi possono fornire un effetto antimicrobico, come illustrato dalla distruzione dei batteri al centro. Credito:©2022 Hiroi et al.
"La sfida tecnica è completa e alcune applicazioni potrebbero essere realizzate a breve, come articoli per il consumo, l'imballaggio o la conservazione degli alimenti", ha affermato Hiroi. "Ora speriamo di utilizzare questo approccio anche su altri tipi di materiali. La composizione liquida può essere ottimizzata per altri materiali e possiamo creare un rivestimento resistente allo sporco e alle muffe che potrebbe formarsi su vetro, ceramica e persino altre materie plastiche per estendere la loro utilità. Insieme alla ricercatrice Yoko Iwamiya, che lavora in questo campo da un po' di tempo, e al resto del mio team, spero che possiamo fare qualcosa di veramente vantaggioso per il mondo."
Lo studio appare in Ricerca chimica industriale e ingegneristica . + Esplora ulteriormente
