Un nuovo processo di riciclaggio dà nuova vita alla vecchia plastica: i ricercatori scompongono e ricostruiscono il poliuretano per produrre nuova schiuma

29 agosto 2023

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dalla Northwestern University

Le plastiche poliuretaniche sono onnipresenti, utilizzate ovunque, dai materassi alle scarpe. Ma una volta che questi prodotti non sono più desiderati, questi materiali finiscono nelle discariche e negli oceani di tutto il mondo.

Ora, un gruppo di ricercatori della Northwestern University ha sviluppato un nuovo metodo di riciclaggio per le schiume poliuretaniche, uno dei tipi più comuni di plastica, che utilizza catalizzatori non tossici e più ecologici, come descritto in un articolo pubblicato il 27 agosto sulla rivista Macromolecules.

Il processo prevede reazioni chimiche che simultaneamente riprocessano e "rischiumano" il poliuretano dopo il riscaldamento in presenza di un catalizzatore a base di zirconio e l'introduzione di un agente schiumogeno. La schiuma riciclata ha mantenuto la sua durabilità e integrità strutturale e chimica. Il processo è descritto in un articolo correlato pubblicato all’inizio di questo mese sulla rivista Advanced Materials.

William Dichtel, professore di chimica Robert L. Letsinger al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern, ha guidato il gruppo di ricerca e ha definito la scoperta rivoluzionaria un "grande passo avanti". Quando vengono prodotte plastiche con un ciclo di vita circolare, diventano una parte importante dell’economia del futuro.

"I tipi di polimeri che richiedono questo approccio catalizzatore sono chiamati termoindurenti o polimeri reticolati", ha affermato Dichtel, che è affiliato alla facoltà del Paula M. Trienens Institute for Sustainability and Energy della Northwestern. "I termoindurenti sono importanti per la loro durata e stabilità superiori, ma queste proprietà vanno a scapito della riciclabilità. Nuovi metodi per riciclare i termoindurenti ridurranno le emissioni di gas serra, risparmieranno energia e diminuiranno l'uso delle discariche."

Questo "ciclo di vita circolare" si riferisce a materiali che vengono riprocessati o rigenerati con una perdita minima di qualità e valore, anziché essere utilizzati una volta e scartati o distrutti.

Il tradizionale riciclaggio della plastica polimerica prevede la fusione della plastica e la successiva fusione per un nuovo utilizzo. Ma le plastiche più durevoli, come i poliuretani degli isolamenti in schiuma spray, degli interni delle auto e dei tipi di abbigliamento, non si sciolgono a causa della loro struttura reticolata.

Dichtel e il suo team hanno sviluppato un metodo per riciclare e rimodellare i prodotti esistenti in schiuma di poliuretano incorporando un catalizzatore a base di zirconio nel materiale dopo averlo miscelato in pezzi più piccoli utilizzando un frullatore da cucina. In precedenza per questo processo si erano affidati a catalizzatori a base di stagno, ma questi catalizzatori sono troppo tossici per essere esplorati ulteriormente.

Quando il poliuretano viene riscaldato, il catalizzatore di zirconio riorganizza i suoi legami e consente al materiale di rimodellare. Allo stesso tempo, una sostanza chiamata agente schiumogeno genera nuove bolle di gas, che rimangono intrappolate nella plastica. In questo modo la vecchia schiuma poliuretanica, solitamente utilizzata una sola volta, viene trasformata in una nuova schiuma rimodellata.

La scoperta si basa sulla ricerca precedente di Dichtel che ha stabilito un modo per riciclare la schiuma di poliuretano in plastica solida. Questi risultati hanno rappresentato un passo importante verso la circolarità del poliuretano; tuttavia, i prodotti in plastica solida realizzati nello studio non vengono utilizzati a fini commerciali. La capacità di riciclare una schiuma in un altro prodotto in schiuma sembra essere molto più importante ed è stata resa possibile da una collaborazione chiave con gli scienziati di BASF, un importante produttore di poliuretano.

Secondo lo studio, le implicazioni della nuova tecnica sono globali. La scoperta potrebbe essere applicata ai prodotti in schiuma di poliuretano post-consumo o alla plastica di scarto industriale inutilizzata.