Il polistirolo è una plastica molto diffusa che sostanzialmente non è riciclabile se mescolata con altri materiali e non è biodegradabile. Nella rivista Angewandte Chemie , un gruppo di ricerca tedesco ha introdotto un catalizzatore bioibrido che ossida le microparticelle di polistirene per facilitarne la successiva degradazione. Il catalizzatore è costituito da un "peptide di ancoraggio" appositamente costruito che aderisce alle superfici di polistirene e da un complesso di cobalto che ossida il polistirene.
Il polistirene, da solo o in combinazione con altri polimeri, ha molte applicazioni, dai contenitori dello yogurt alle custodie degli strumenti. Nella sua forma di schiuma, conosciuta principalmente con il nome commerciale di Styrofoam, viene utilizzata ad esempio per l'isolamento e l'imballaggio. Un grande svantaggio del polistirolo è la sua scarsa biodegradabilità, che porta all'inquinamento ambientale.
Quando pulito e non mescolato con altri materiali, il polistirolo è riciclabile, ma non quando è contaminato, o combinato con altri materiali. Nei programmi di riciclaggio comunali, i rifiuti plastici misti di polistirene e i prodotti di degrado, come le nanoparticelle e le microparticelle di polistirene, sono difficili da trattare. Il problema sta nel fatto che il polistirene è idrorepellente e non polare e quindi non può reagire con i comuni reagenti polari.
Per un processo semplice, economico ed efficiente dal punto di vista energetico per scomporre i rifiuti di polistirene misto, il polistirene deve prima essere dotato di gruppi funzionali polari. Un team guidato da Ulrich Schwaneberg e Jun Okuda del RWTH di Aquisgrana (Germania) ha ora sviluppato un nuovo catalizzatore bioibrido per portare a termine questo passaggio. Il catalizzatore è basato su composti noti come peptidi di ancoraggio accoppiati con un complesso di cobalto.
I peptidi di ancoraggio sono brevi catene peptidiche che possono attaccarsi alle superfici. Il team ha sviluppato uno speciale peptide di ancoraggio (LCI, Liquid Chromatography Peak I) che si lega alla superficie del polistirene. Un grammo di questo peptide è sufficiente per rivestire una superficie fino a 654 m 2 con un monostrato in pochi minuti mediante spruzzatura o immersione.
Un complesso di cobalto cataliticamente attivo è attaccato al peptide di ancoraggio tramite un breve pezzo di collegamento. L'atomo di cobalto è "circondato" da un legante macrociclico, un anello formato da otto atomi di carbonio e quattro di azoto (TACD, 1,4,7,10-tetraazaciclododecano). Il catalizzatore accelera l'ossidazione dei legami C–H nel polistirene per formare gruppi OH polari (idrossilazione) mediante reazione con Oxone (perossimonosolfato di potassio), un comune agente ossidante.
Il legame dei peptidi di ancoraggio è specifico del materiale, quindi in questo caso immobilizzano il cobalto cataliticamente attivo vicino alla superficie del polistirene, accelerando la reazione. Questo processo semplice, economico ed efficiente dal punto di vista energetico è scalabile tramite applicazioni a immersione e a spruzzo ed è adatto per l'uso su scala industriale.
Attraverso l'uso di catalizzatori chimici coniugati, questo concetto di catalizzatore ibrido che impiega il legame specifico del materiale mediante peptidi di ancoraggio potrebbe consentire la scomposizione specifica del materiale di ulteriori polimeri idrofobici come polipropilene e polietilene che non possono essere scomposti economicamente dagli enzimi.
Ulteriori informazioni: Dong Wang et al, Engineered Anchor Peptide LCI con un cofattore di cobalto migliora l'efficienza di ossidazione delle microparticelle di polistirene, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI:10.1002/anie.202317419
Informazioni sul giornale: Edizione Internazionale Angewandte Chemie , Angewandte Chemie
Fornito da Wiley
