Un team di ricercatori dell'ETH guidato da Athina Anastasaki è riuscito a scomporre la plastica nei suoi mattoni molecolari e a recuperarne oltre il 90%. Un primo passo verso il vero riciclo della plastica.
L'industria chimica ha una lunga tradizione nella produzione di polimeri. Ciò comporta la trasformazione di piccoli blocchi molecolari in lunghe catene di molecole che si legano insieme. I polimeri sono la base di tutti i tipi di plastica di uso quotidiano, come PET e poliuretano.

Tuttavia, mentre la formazione dei polimeri è ben consolidata e ben studiata, gli scienziati hanno prestato poca attenzione al modo in cui le catene polimeriche vengono scomposte (un processo chiamato depolimerizzazione) per recuperare i loro singoli blocchi costitutivi:i monomeri. Uno dei motivi è che la scomposizione dei polimeri è un processo complesso. Se un polimero può essere scomposto nelle sue parti costituenti dipende da quale dei diversi processi di produzione del polimero sono stati utilizzati. Un altro motivo è che i processi di depolimerizzazione utilizzati fino ad oggi richiedono molta energia, il che li ha resi economicamente impraticabili. A ciò si aggiunge il fatto che i polimeri riciclati vengono solitamente utilizzati solo nella fabbricazione di prodotti di basso valore.

L'obiettivo è abbattere i polimeri

Athina Anastasaki, professoressa di materiali polimerici all'ETH di Zurigo, vuole cambiare questa situazione. Si è posta l'obiettivo di produrre polimeri che possano essere facilmente scomposti nei loro elementi costitutivi in ​​modo che possano essere completamente riciclati.

La scienziata dei materiali ha potuto compiere un primo importante passo in questa direzione:uno studio del suo gruppo è stato appena pubblicato sul Journal of the American Chemical Society . In esso, Anastasaki e i suoi colleghi dimostrano che possono scomporre determinati polimeri nei loro blocchi costitutivi di base, i monomeri, e riciclarli per utilizzarli in materiali per ulteriori applicazioni.

I polimeri scomposti sono polimetacrilati (ad es. Plexi Glass) che sono stati prodotti utilizzando una tecnica di polimerizzazione specifica chiamata polimerizzazione reversibile a trasferimento di catena per addizione-frammentazione, altrimenti nota come RAFT. Questo metodo relativamente nuovo, che ora sta attirando anche l'interesse dell'industria, produce catene polimeriche di lunghezza uniforme.

Primo successo

I ricercatori dell'ETH di Zurigo sono riusciti a recuperare fino al 92% degli elementi costitutivi dei polimetacrilati senza aggiungere un catalizzatore che consentisse o accelerasse la reazione. "Il nostro metodo potrebbe essere ulteriormente sviluppato per prevedere l'uso di un catalizzatore. Ciò potrebbe aumentare ulteriormente la quantità recuperata", afferma Anastasaki.

Il gruppo chimico presente alla fine di una catena polimerica è cruciale per la rottura del polimero. Riscaldando la miscela di solventi polimerici a 120°C, i ricercatori hanno creato quelli che vengono definiti "radicali" all'estremità di una catena di polimetacrilato, che ha innescato la depolimerizzazione. I ricercatori dell'Australian National University di Canberra sono stati in grado di confermare matematicamente i risultati.

Produrre lo stesso prodotto o un prodotto diverso

Secondo Anastasaki, i mattoni recuperati in questo modo possono essere utilizzati per produrre lo stesso polimero o un prodotto completamente diverso, un idrogel insolubile che può anche essere scomposto nei suoi monomeri. I prodotti appena creati sono di qualità simile a quelli originali. Ciò è in contrasto con i precedenti prodotti realizzati con polimeri riciclati.

Ma c'è un problema:"I prodotti realizzati con la polimerizzazione RAFT sono più costosi dei polimeri convenzionali", afferma Anastasaki. Per ovviare a questo inconveniente, lei e il suo gruppo stanno già lavorando per espandere il metodo per applicazioni su larga scala, il che lo renderà più competitivo e i prodotti risultanti più economici. I ricercatori mirano anche ad aumentare la quantità recuperata e recuperare tutti i mattoni di un polimero.

Lo scienziato dei materiali sta anche ricercando se altri polimeri possono essere depolimerizzati. È particolarmente interessata al polistirene, una plastica diffusa ea basso costo che viene utilizzata in molti ambiti della vita quotidiana (polistirolo).

Il metodo non risolverà il problema della plastica a breve termine

Anche se questo nuovo metodo fa sperare di risolvere il problema dei rifiuti di plastica dell'umanità, Anastasaki respinge l'idea per il momento. Non esiste una soluzione rapida al problema. Lei continua a dire. "Ci vorrà molto tempo e ricerche prima che il processo venga stabilito nell'industria chimica". Né eliminerà i rifiuti di plastica:i polimeri di oggi non possono essere scomposti in questo modo. Alcuni nuovi polimeri adatti devono entrare in circolazione prima che i loro mattoni possano essere recuperati. Ma il metodo ha un vantaggio:non sono necessari nuovi impianti chimici per la sua introduzione e utilizzo.

"Siamo solo all'inizio della nostra ricerca sulla depolimerizzazione. Esistono oltre 30.000 studi sullo sviluppo di nuove strategie di polimerizzazione, con solo una manciata di essi che affrontano il tema del recupero dei monomeri", afferma Anastasaki. + Esplora ulteriormente

Sintesi polimerica supramolecolare autotemprante, senza solventi