Un team guidato da chimici dell'Università di Liegi ha sviluppato una nuova tecnica di produzione del poliuretano utilizzando CO2 per creare nuove tipologie di plastiche facilmente riciclabili. Lo studio, pubblicato sul Journal of American Chemistry Society , potrebbe fornire una soluzione per lo sviluppo di plastiche veramente sostenibili.
Le materie plastiche hanno trasformato l’industria globale. Che si tratti di edilizia, abbigliamento, veicoli o imballaggi alimentari, questa plastica è ovunque nella nostra vita quotidiana, tanto che il suo utilizzo globale è stato stimato a circa 460 milioni di tonnellate nel 2019.
"Questa cifra è sconcertante, ma non sorprendente, perché le materie plastiche, conosciute anche come polimeri sintetici, hanno riscontrato un grande successo grazie alle loro caratteristiche insostituibili:sono leggere, economiche e incredibilmente versatili", spiega Christophe Detrembleur, chimico del Centro per l'Educazione e Ricerca sulle Macromolecole (CERM) dell'Università di Liegi. "Tuttavia, il fatto che siano difficili da riciclare, o addirittura impossibili nel caso dei termoindurenti, ha gravi conseguenze."
Questa impossibilità di riciclaggio porta non solo all’esaurimento delle risorse fossili utilizzate per fabbricarli, ma anche al loro accumulo a lungo termine nella natura e negli oceani. È quindi fondamentale per la nostra società progettare e produrre rapidamente materie plastiche che possano essere facilmente riciclate al termine del loro ciclo di vita.
In questo contesto, uno studio condotto da ricercatori dell'Università di Liegi e realizzato in collaborazione con l'Università di Mons e l'Università dei Paesi Baschi, riporta una nuova tecnica per produrre plastica poliuretanica facilmente riciclabile.
"La particolarità di questo approccio è l'utilizzo del biossido di carbonio (CO2 ) - uno dei rifiuti più emblematici della nostra società - come materia prima per la produzione dei mattoni, o monomeri, necessari per fabbricare questi nuovi prodotti," spiega Thomas Habets, dottorando del CERM e primo autore dell'articolo. La struttura dei monomeri può essere facilmente modificata, rendendo possibile la produzione di plastiche con un'ampia gamma di proprietà, da elastomeri altamente malleabili come i siliconi a materiali più rigidi come il polistirene."
Queste plastiche hanno una struttura chimica che ricorda una rete tridimensionale piuttosto che lunghe catene lineari. Questa struttura, generalmente associata ai termoindurenti molto difficili da riciclare, li rende più resistenti delle plastiche costituite da lunghe catene molecolari. I poliuretani creati qui hanno nuovi legami chimici "dinamici", il che significa che, nonostante la loro struttura termoindurente, possono essere rimodellati mediante scambi di legami chimici in condizioni di reazione relativamente blande.
Il più grande vantaggio di questa nuova tecnologia risiede nella sua capacità di variare la gamma di proprietà accessibili offrendo allo stesso tempo molteplici modi di riciclare i materiali a fine vita. "Queste nuove plastiche possono essere riciclate in molteplici modi, sia semplicemente rimodellandole riscaldandole, o mescolando diversi tipi di plastica per creare materiali ibridi con nuove proprietà, o scomponendole nei loro monomeri costituenti, il che è l'ideale per eliminare additivi come coloranti o compositi di riciclaggio", continua Habets.
In vista della futura industrializzazione della CO2 valorizzazione, questo studio dimostra che i rifiuti CO2 può essere utilizzato direttamente come risorsa chimica. "Questo è il primo studio iniziale che utilizza i nostri nuovi elementi costitutivi e plastica", afferma Christophe Detrembleur, "ma è davvero notevole vedere che i nostri materiali possono già raggiungere proprietà simili a quelle di alcune plastiche convenzionali di origine petrolifera."
Questa nuova tecnologia sta emergendo come una potenziale soluzione per lo sviluppo di plastiche sostenibili con un'ampia gamma di proprietà in grado di soddisfare facilmente le esigenze della maggior parte delle nostre applicazioni quotidiane.
Ulteriori informazioni: Thomas Habets et al, Reti adattabili covalenti attraverso la chimica dinamica dell'N,S-acetale:verso materiali termoindurenti a base di CO2 riciclabili, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c10080
Informazioni sul giornale: Giornale dell'American Chemical Society
Fornito dall'Università di Liegi
