Plastica in polietilene riciclata meglio con trucco metallico

3 ottobre 2022

Ellen Phiddian è una giornalista scientifica presso Cosmos. Ha conseguito una laurea (con lode) in chimica e comunicazione della scienza e un master in comunicazione della scienza, entrambi presso l'Australian National University.

Il polietilene è uno dei tipi di plastica più comuni al mondo.

Sebbene sia facile da realizzare, è diabolicamente difficile da scomporre di nuovo, rendendo complicato il riutilizzo e il riciclaggio.

Ma un team di chimici statunitensi ha escogitato un nuovo modo per riutilizzare il polietilene nei componenti, una scoperta che un giorno potrebbe renderlo completamente circolare.

“Nella misura in cui vengono riciclati, molti materiali plastici in polietilene vengono trasformati in materiali di bassa qualità. Non è possibile prendere un sacchetto di plastica e poi ricavarne un altro con le stesse proprietà", afferma il professor John Hartwig, chimico organometallico dell'Università della California, Berkeley, negli Stati Uniti.

Hartwig è autore senior di un articolo su Science, che descrive come la lunga catena molecolare (polimero) del polietilene può essere scomposta in propilene, chiamato anche propene: una materia prima utile per una varietà di cose diverse.

“Se riesci a riportare quel sacchetto di polimero ai suoi monomeri, scomporlo in piccoli pezzi e ripolimerizzarlo, quindi invece di estrarre più carbonio dal terreno, lo utilizzerai come fonte di carbonio per produrre altre cose, ad esempio il polipropilene. ", dice Hartwig.

“Utilizzeremmo meno gas di scisto per quello scopo, o per altri usi del propene, e per colmare il cosiddetto gap del propilene”.

Il polietilene è costituito da atomi di carbonio collegati tra loro in una lunga catena, con atomi di idrogeno che si diramano lateralmente.

Il legame tra gli atomi di carbonio – il legame carbonio-carbonio – è difficile da spezzare, e ancor più complicato da spezzare in modo sistematico.

L'innovazione dei ricercatori è stata quella di utilizzare una coppia di metalli diversi per catalizzare due reazioni diverse.

Il primo si basa su un catalizzatore a base di iridio, o platino e zinco, per modificare il resistente legame carbonio-carbonio.

“Prendiamo un idrocarburo saturo – tutti i legami singoli carbonio-carbonio – e rimuoviamo alcune molecole di idrogeno dal polimero per creare doppi legami carbonio-carbonio, che sono più reattivi dei legami singoli carbonio-carbonio”, afferma Hartwig.

"Alcune persone avevano esaminato quel processo, ma nessuno era riuscito a realizzarlo su un vero polimero."

Quindi, i ricercatori hanno scoperto che un catalizzatore a base di palladio potrebbe avventarsi su quel legame e usarlo per rompere progressivamente il polimero con una sostanza chiamata etilene.

"Una volta che abbiamo una lunga catena con un doppio legame carbonio-carbonio all'estremità, il nostro catalizzatore prende quel doppio legame carbonio-carbonio e lo isomerizza, inserendo un carbonio", afferma Hartwig.

“L’etilene reagisce con il prodotto isomerizzato iniziale per produrre propilene e un polimero quasi identico, solo più corto, con un doppio legame all’estremità.

“E poi fa la stessa cosa ancora e ancora. Fa un passo avanti, si attacca; entra, si unisce; entra e si fende fino a quando l'intero polimero viene tagliato in pezzi a tre atomi di carbonio. Da un’estremità della catena, mastica la catena e sputa propilene finché non rimane più alcuna catena”.

Sono riusciti a convertire l'80% del loro polietilene in propilene: piccole molecole con tre atomi di carbonio ciascuna.

C’è ancora molto lavoro da fare prima che il processo possa essere industrializzato.

Al momento, ad esempio, entrambi i catalizzatori devono essere in forma liquida; i ricercatori sperano invece di trovare catalizzatori solidi, perché sono più facili da riutilizzare.

Hartwig afferma che la tecnica è “lontana dalla commercializzazione”.

“Ma è facile vedere come questo nuovo processo potrebbe convertire la più grande quantità di rifiuti di plastica in un’enorme materia prima chimica – con molti ulteriori sviluppi, ovviamente”.

Originariamente pubblicato da Cosmos con il titolo Un po' di metallo può trasformare la fastidiosa plastica in una materia prima sostenibile

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