La plastica scomposta nelle sue singole parti

La chimica produce polimeri da molto tempo. Si tratta di produrre lunghe catene molecolari a partire da piccoli blocchi molecolari che si legano tra loro. I polimeri sono alla base di tutti i tipi di plastica di uso quotidiano, come il PET o il poliuretano.

Mentre la formazione dei polimeri è ben consolidata e ben studiata, finora gli scienziati non hanno quasi mai studiato come le catene polimeriche vengano scomposte per recuperare i singoli elementi costitutivi, i monomeri. Uno dei motivi è che la degradazione è complessa. Esistono diversi processi di produzione dei polimeri, che determinano se un polimero può essere scomposto nei suoi singoli componenti. Inoltre, gli attuali processi di degradazione richiedono molta energia, il che li rende economicamente poco interessanti. Inoltre, i polimeri riciclati sono solitamente utilizzati solo per prodotti di valore inferiore.

L'obiettivo è scomporre 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 da poter essere completamente riciclati.

Lo scienziato dei materiali ha ora compiuto un primo importante passo in questa direzione: un articolo è stato appena pubblicato sulla rivista scientifica pagina esternaRivista della Società Chimica Americana ? stato pubblicato uno studio del suo gruppo. In esso, Anastasaki e i suoi collaboratori dimostrano che è possibile scomporre alcuni polimeri nei loro mattoni di base, i monomeri, e riciclarli per ulteriori applicazioni.

I polimeri degradati sono polimetacrilati (ad esempio il plexiglas), prodotti con una tecnica di polimerizzazione specifica (polimerizzazione reversibile per addizione-frammentazione a trasferimento di catena, RAFT). Questo metodo relativamente nuovo, a cui ora si interessa anche l'industria, produce catene polimeriche di lunghezza uniforme.

Primo successo

I ricercatori dell'ETH di Zurigo sono riusciti a recuperare fino al 92% dei blocchi di polimetacrilati senza aggiungere un catalizzatore che permetta o acceleri la reazione. "? possibile sviluppare ulteriormente il nostro metodo e utilizzare un catalizzatore. Questo potrebbe aumentare ulteriormente la resa", afferma Anastasaki.

Il gruppo chimico presente alla fine di una catena polimerica è fondamentale per la decostruzione. Riscaldando la miscela polimero-solvente a 120 gradi Celsius, i ricercatori hanno creato i cosiddetti radicali alla fine di una catena di polimetacrilato, che hanno innescato la degradazione (depolimerizzazione). I collaboratori dell'Australian National University di Canberra hanno potuto confermare matematicamente i risultati.

Produrre lo stesso prodotto o un prodotto diverso

Secondo Anastasaki, i blocchi di costruzione recuperati 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 nuovi prodotti creati sono equivalenti al prodotto originale. Ciò è in contrasto con i precedenti prodotti realizzati con polimeri riciclati.

Ma c'è una fregatura: "I prodotti realizzati con la polimerizzazione RAFT sono più costosi dei polimeri convenzionali", spiega Anastasaki. Per ovviare a questo inconveniente, Anastasaki e il suo gruppo stanno già lavorando alla scalabilità del metodo per applicazioni su larga scala, che renderanno il metodo più competitivo e i prodotti più economici. I ricercatori mirano anche ad aumentare la resa e a recuperare tutti i mattoni di un polimero.

La scienziata dei materiali sta studiando se anche altri polimeri possono essere depolimerizzati. ? particolarmente interessata al polistirene, una plastica poco costosa e molto diffusa, utilizzata in molti settori della vita quotidiana ("polistirene").

Il metodo non risolverà il problema della plastica a breve termine

Anche se questo nuovo processo offre la speranza di risolvere il problema dei rifiuti plastici dell'umanità, Anastasaki lo saluta per il momento. Non si otterrà un effetto immediato. "Ci vorrà molto tempo e molta ricerca per stabilire il processo nell'industria chimica", dice Anastasaki. Inoltre, non ci si libererà dei rifiuti di plastica. Gli attuali polimeri non possono essere scomposti in questo modo. Ciò significa che prima devono entrare in circolazione nuovi polimeri adatti per poterne recuperare i mattoni. Tuttavia, il metodo ha un vantaggio: non sono necessari nuovi impianti chimici per introdurlo e utilizzarlo.

"Siamo solo all'inizio della ricerca sulla depolimerizzazione. Chi siamo ha condotto 30.000 studi sullo sviluppo di nuove strategie di polimerizzazione, ma solo pochi sul recupero dei monomeri", afferma Anastasaki.