Cerchiamo di riciclare tutto, qualsiasi materiale, legno, vetro, plastica, vestiti ma i polimeri vinilici come il polistirolo sono invece, sempre stati lontani dall’avere un efficace riciclo, almeno fino a oggi.
Sono tra le materie plastiche più utilizzate, dai guanti chirurgici fino alle lastre di polistirolo, e grazie alla ricerca di un gruppo di brillanti ricercatori giapponesi, appartenenti all’Università di Shinshu, si apre oggi un nuovo mondo per questi materiali. È stato fatto dunque, un passo da gigante, dal momento che questi sono materiali abbastanza ostici da trattare a causa della loro resistenza chimica e strutturale.
Una nuova tecnica di recupero
La squadra ha presentato una nuova strategia per depolimerizzare efficacemente polimeri derivati dello stirene (un monomero usato per produrre materie plastiche) per recuperare un precursore monomerico.
Convenzionalmente si inverte il processo di polimerizzazione, rompendo un’unica grande molecola formata da unità monomeriche ripetitive fino ai suoi componenti monomerici principali.
Per i polimeri vinilici questa però, non è la soluzione ideale, è infatti, particolarmente difficile spezzare i legami covalenti carbonio-carbonio che tengono insieme le unità monomeriche perché sono molto stabili. In molti avevano in precedenza avanzato approcci per rompere questi legami, ma la maggior parte non riusciva nell’intento di assicurare una scissione quantitativa e selettiva della catena principale, fondamentale per il recupero dei monomeri.
La trovata del gruppo di esperti giapponese è stata, quindi, di abbandonare le vecchie abitudini per viaggiare su nuove strade, sviluppando un processo di riciclo in due fasi.
Nella prima fase hanno conquistato la degradazione del polimero in un precursore monomerico. Poi hanno compiuto il recupero del monomero attraverso la modificazione chimica.
Il team ha utilizzato polimeri vinilici costituiti da derivati dello stirene come il 3-metilene ftalide, in presenza di una base di idrossido di sodio. La reazione di saponificazione permetteva l’apertura degli anelli aromatici aumentando l’ingombro sterico, ovvero quello che è lo spazio tra gruppi legati al carbonio. Ciò portava alla scissione della catena principale e alla depolimerizzazione dei polimeri vinilici in precursori monomerici. Questi precursori recuperati sono stati poi convertiti in monomeri tramite clorurazione ed esterificazione intramolecolare spontanea.
Pannelli di polistirolo. © Enter/CC BY-SA 4.0 Deed
La nascita di nuove plastiche
I ricercatori affermano che le loro scoperte possono fornire indicazioni importanti sia sulla depolimerizzazione dei materiali plastici, che sullo sviluppo di nuove plastiche riciclabili, oltre ad avere dei risvolti positivi sia sull’economia circolare che sull’ambiente.
Come affermato dal professor Yasuhiro Kohsaka, a capo dello studio: «I polimeri stabili hanno una scarsa riciclabilità, mentre quelli facilmente riciclabili sono instabili in natura. Abbiamo superato questo compromesso rinunciando alle strategie convenzionali che cercano di invertire la reazione di polimerizzazione per recuperare i monomeri e sviluppando un processo di riciclaggio in due fasi.
L’obiettivo della nostra ricerca era quello di contribuire alla missione di sviluppo di una tecnologia efficiente di riciclaggio della plastica, uno strumento di cui l’umanità ha un disperato bisogno a fronte dell’inquinamento ambientale causato dalla plastica. Anche se non possiamo eliminare tutta la plastica già presente sul pianeta, possiamo almeno utilizzare al meglio le risorse plastiche a nostra disposizione con la nostra nuova strategia di riciclaggio chimico».
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