Uno sviluppo pionieristico consente la replica mirata della struttura chimica del polietilene a bassa densità (LDPE), una plastica che fino ad ora è stata difficile da imitare, e mostra un grande potenziale per alternative sostenibili nel settore della plastica.
Il Prof. Dr. Rhett Kempe, Cattedra di Chimica Inorganica II—Catalyst Design, Centro di Chimica Sostenibile, presso l'Università di Bayreuth, e il suo gruppo di ricerca interdisciplinare presentano questo materiale sulla rivista Advanced Science .
"Abbiamo introdotto un nuovo materiale poliolefinico altamente ramificato e chimicamente riciclabile", spiega il Prof. Dr. Rhett Kempe.
Il suo team ha incorporato nella nuova plastica i cosiddetti "punti di riciclaggio", in cui il polimero può essere scomposto chimicamente in frammenti più piccoli che sono solubili in solventi organici a temperature moderate e possono quindi essere riciclati. I componenti possono quindi essere ricombinati, consentendo loro di essere riutilizzati in un ciclo chiuso.
L'LDPE viene prodotto in un processo ad alta pressione in condizioni di reazione estreme (a 250°C con una pressione compresa tra 2.500 e 4.000 bar) tramite la polimerizzazione a radicali liberi dell'etilene. Questo processo ad alta intensità energetica è fondamentale per la struttura chimica altamente ramificata e complessa e per le proprietà del materiale associato.
Fino ad ora è stato molto difficile imitare questa struttura unica. Il nuovo materiale, noto come LDPE-mimic, è simile all'LDPE commerciale nella sua struttura chimica.
"La chiave del successo è l'uso dei nostri nuovi catalizzatori, che producono blocchi definiti di una certa dimensione in condizioni di reazione corrispondentemente blande, intorno a 70° Celsius e una pressione di due bar. Questi possono poi essere combinati per formare il materiale plastico finale." dice Kempe.
"Il nuovo materiale è costituito da due diversi macromonomeri, una spina dorsale e potenziali rami a catena lunga. I rami possono essere attaccati in modo reversibile alla spina dorsale e scissi in condizioni acide e basiche." Un macromonomero è un composto che ha la struttura di un monomero (cioè può combinarsi per formare una molecola più grande) ma è già più grande e ha alcune proprietà macromolecolari. Ciò significa che ha già dimensioni o complessità considerevoli, ma ha ancora la capacità di reticolare o polimerizzare ulteriormente.
Nel complesso, le innovazioni del lavoro di Bayreuth risiedono quindi nella combinazione di produzione in condizioni molto blande o sostenibili, nella riciclabilità chimica della plastica e nell'imitazione mirata della struttura chimica dell'LDPE.
Ulteriori informazioni: Christoph Unger et al, Un polietilene a bassa densità riciclabile a circuito chiuso, Scienza avanzata (2024). DOI:10.1002/advs.202307229
Informazioni sul giornale: Scienza avanzata
Fornito dall'Università di Bayreuth
