Gli scienziati riciclano la plastica precedentemente non riciclabile

Di University of Michigan21 gennaio 2023

Il riciclaggio è il processo di conversione dei materiali di scarto in nuovi prodotti. Ciò aiuta a conservare le risorse naturali e riduce la quantità di rifiuti inviati alle discariche. È un modo semplice ed efficace per ridurre l’impatto ambientale dei rifiuti e promuovere la sostenibilità.

Il PVC, o cloruro di polivinile, è una plastica ampiamente utilizzata negli Stati Uniti e nel mondo, classificandosi come la terza plastica più alta in termini di volume a livello mondiale.

Può essere trovato in una varietà di prodotti di uso quotidiano, comprese le attrezzature ospedaliere come tubi, sacche di sangue e maschere, nonché tubi idraulici. Il PVC viene utilizzato anche in materiali da costruzione come infissi, rivestimenti abitativi, rivestimenti e pavimenti. Inoltre, viene utilizzato nei rivestimenti dei cavi elettrici e in vari articoli come tende da doccia, tende, teloni e indumenti.

Ha anche un tasso di riciclaggio pari allo zero% negli Stati Uniti.

Ora, i ricercatori dell’Università del Michigan, guidati dalla prima autrice dello studio Danielle Fagnani e dalla ricercatrice principale Anne McNeil, hanno scoperto un modo per riciclare chimicamente il PVC in materiale utilizzabile. La parte più fortuita dello studio? I ricercatori hanno trovato un modo per utilizzare gli ftalati presenti nei plastificanti, uno dei componenti più nocivi del PVC, come mediatore della reazione chimica. I loro risultati sono pubblicati sulla rivista Nature Chemistry.

"PVC is the kind of plastic that no one wants to deal with because it has its own unique set of problems," said Fagnani, who completed the work as a postdoctoral researcher in the U-M Department of Chemistry. "PVC usually contains a lot of plasticizers, which contaminate everything in the recycling stream and are usually very toxic. It also releases hydrochloric acidAny substance that when dissolved in water, gives a pH less than 7.0, or donates a hydrogen ion." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">acido molto rapidamente con un po' di calore."

La plastica viene generalmente riciclata fondendola e riformandola in materiali di qualità inferiore in un processo chiamato riciclaggio meccanico. Ma quando si applica calore al PVC, uno dei suoi componenti primari, chiamati plastificanti, si disperde molto facilmente dal materiale, spiega McNeil.

Possono quindi scivolare in altre plastiche nel flusso di riciclaggio. Inoltre, l'acido cloridrico si stacca facilmente dal PVC con il calore. Potrebbe corrodere l'attrezzatura per il riciclaggio e causare ustioni chimiche alla pelle e agli occhi, cosa non ideale per i lavoratori di un impianto di riciclaggio.

Inoltre, gli ftalati, un comune plastificante, sono interferenti endocrini altamente tossici, il che significa che possono interferire con l'ormone tiroideo, gli ormoni della crescita e gli ormoni coinvolti nella riproduzione nei mammiferi, compreso l'uomo.

Quindi, per trovare un modo per riciclare il PVC che non richiedesse calore, Fagnani ha iniziato a esplorare l’elettrochimica. Lungo il percorso, lei e il team hanno scoperto che il plastificante che presenta una delle maggiori difficoltà di riciclaggio potrebbe essere utilizzato nel metodo per scomporre il PVC. Infatti, il plastificante migliora l’efficienza del metodo e il metodo elettrochimico risolve il problema con l’acido cloridrico.

"Quello che abbiamo scoperto è che rilascia ancora acido cloridrico, ma a un ritmo molto più lento e controllato", ha detto Fagnani.

Il PVC è un polimero con una struttura idrocarburica, dice Fagnani, composta da singoli legami carbonio-carbonio. Attaccato a ogni altro gruppo di carbonio c'è un gruppo di cloro. Sotto attivazione termica, l'acido cloridrico si stacca rapidamente, formando un doppio legame carbonio-carbonio lungo la struttura portante del polimero.

Ma il gruppo di ricerca utilizza invece l’elettrochimica per introdurre un elettrone nel sistema, che fa sì che il sistema abbia una carica negativa. Ciò rompe il legame carbonio-cloruro e si traduce in uno ione cloruro caricato negativamente. Poiché i ricercatori utilizzano l’elettrochimica, possono misurare la velocità con cui gli elettroni vengono introdotti nel sistema, che controlla la velocità con cui viene prodotto l’acido cloridrico.