La vita moderna si basa sulla plastica. Questo prodotto leggero e adattabile è una pietra angolare dell'imballaggio, delle apparecchiature mediche, dell'industria aerospaziale e automobilistica e altro ancora. Ma i rifiuti di plastica rimangono un problema poiché si degradano nelle discariche e inquinano gli oceani.
I ricercatori del FAMU-FSU College of Engineering hanno creato una potenziale alternativa alla tradizionale plastica a base di petrolio, composta da anidride carbonica (CO2 ) e lignina, un componente del legno che è un sottoprodotto a basso costo della fabbricazione della carta e della produzione di biocarburanti. La loro ricerca è stata pubblicata in Advanced Functional Materials .
"Il nostro studio prende in considerazione il dannoso gas serra CO2 e lo trasforma in una materia prima utile per produrre polimeri o plastiche degradabili", ha affermato Hoyong Chung, professore associato di ingegneria chimica e biomedica presso il college. "Non stiamo solo riducendo la CO2 emissioni, ma stiamo producendo un prodotto polimerico sostenibile utilizzando la CO2 ."
Questo studio è il primo a dimostrare la sintesi diretta di ciò che è noto come monomero di carbonato ciclico, una molecola composta da atomi di carbonio e ossigeno che può essere collegata ad altre molecole, a base di CO2 e lignina.
Collegando insieme più monomeri, gli scienziati possono creare polimeri sintetici, molecole a catena lunga che possono essere progettate per soddisfare tutti i tipi di applicazioni.
Il materiale sviluppato da Chung e dal suo gruppo di ricerca è completamente degradabile a fine vita senza produrre microplastiche e sostanze tossiche. Può essere sintetizzato a pressioni e temperature più basse. E il polimero può essere riciclato senza perdere le sue proprietà originali.
Utilizzando la depolimerizzazione, i ricercatori possono convertire i polimeri in monomeri puri, che sono gli elementi costitutivi dei polimeri. Questa è la chiave per l’alta qualità del materiale riciclato. I monomeri possono essere riciclati all'infinito e produrre un polimero di alta qualità pari all'originale, un miglioramento rispetto ai materiali polimerici precedentemente sviluppati e attualmente utilizzati in cui l'esposizione ripetuta al calore derivante dalla fusione riduce la qualità e consente un riciclaggio limitato.
"Possiamo degradare facilmente il polimero tramite depolimerizzazione e il prodotto degradato può sintetizzare nuovamente lo stesso polimero", ha affermato Chung. "Questo è più conveniente e impedisce di perdere le proprietà originali dei polimeri a causa del riciclaggio multiplo. Questo è considerato una svolta nella scienza dei materiali, poiché consente la realizzazione di una vera economia circolare."
Il materiale appena sviluppato potrebbe essere utilizzato per prodotti in plastica a basso costo e di breve durata in settori quali l’edilizia, l’agricoltura, l’imballaggio, i cosmetici, i tessili, i pannolini e gli utensili da cucina usa e getta. Con un ulteriore sviluppo, Chung prevede il suo utilizzo in polimeri altamente specializzati per applicazioni biomediche e di stoccaggio dell'energia.
Il ricercatore post-dottorato Arijit Ghorai è stato l'autore principale dello studio.
Ulteriori informazioni: Arijit Ghorai et al, CO2 e polimeri sostenibili a base di lignina con riciclo chimico a circuito chiuso, materiali funzionali avanzati (2024). DOI:10.1002/adfm.202403035
Informazioni sul giornale: Materiali funzionali avanzati
Fornito dalla Florida State University
