Un nuovo processo potrebbe consentire un riciclaggio della plastica più efficiente

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L’accumulo di rifiuti di plastica negli oceani, nel suolo e persino nel nostro corpo è uno dei maggiori problemi di inquinamento dei tempi moderni, con oltre 5 miliardi di tonnellate smaltite finora. Nonostante i grandi sforzi per riciclare i prodotti in plastica, l’utilizzo di quel variegato mix di materiali è rimasto una questione impegnativa.

Un problema fondamentale è che la plastica è disponibile in così tante varietà diverse e i processi chimici per scomporla in una forma che può essere riutilizzata in qualche modo tendono ad essere molto specifici per ciascun tipo di plastica. Lo smistamento del miscuglio di materiali di scarto, dalle bottiglie di soda alle brocche di detersivo ai giocattoli di plastica, non è pratico su larga scala. Oggi, gran parte del materiale plastico raccolto attraverso i programmi di riciclaggio finisce comunque nelle discariche. Sicuramente c'è un modo migliore.

Secondo una nuova ricerca del MIT e di altri istituti, sembra che possa effettivamente esserci un modo molto migliore. Un processo chimico che utilizza un catalizzatore a base di cobalto si è rivelato molto efficace nel scomporre una varietà di plastiche, come polietilene (PET) e polipropilene (PP), le due forme di plastica più diffuse, in un unico prodotto, propano. Il propano può quindi essere utilizzato come combustibile per stufe, stufe e veicoli o come materia prima per la produzione di un’ampia varietà di prodotti, comprese nuove plastiche, fornendo così potenzialmente un sistema di riciclaggio almeno parziale a circuito chiuso.

La scoperta è descritta oggi nella rivista ad accesso aperto JACS Au, in un articolo del professore di ingegneria chimica del MIT Yuriy Román-Leshkov, del postdoc Guido Zichitella e di altri sette ricercatori del MIT, dello SLAC National Accelerator Laboratory e del National Renewable Energy Laboratory.

Il riciclaggio della plastica è stato un problema spinoso, spiega Román-Leshkov, perché le molecole a catena lunga della plastica sono tenute insieme da legami di carbonio, che sono "molto stabili e difficili da spezzare". Le tecniche esistenti per rompere questi legami tendono a produrre un mix casuale di molecole diverse, che richiederebbero quindi metodi di raffinazione complessi per separarsi in composti specifici utilizzabili. "Il problema è", dice, "che non c'è modo di controllare in quale punto della catena del carbonio si rompe la molecola".

Ma con sorpresa dei ricercatori, un catalizzatore costituito da un materiale microporoso chiamato zeolite che contiene nanoparticelle di cobalto può scomporre selettivamente varie molecole di polimeri plastici e trasformarne oltre l'80% in propano.

Sebbene le zeoliti siano piene di minuscoli pori larghi meno di un nanometro (corrispondente alla larghezza delle catene polimeriche), un presupposto logico era che ci sarebbe stata poca interazione tra la zeolite e i polimeri. Sorprendentemente, però, si è rivelato vero il contrario: non solo le catene polimeriche entrano nei pori, ma il lavoro sinergico tra il cobalto e i siti acidi nella zeolite può rompere la catena nello stesso punto. Si è scoperto che quel sito di scissione corrispondeva al taglio di esattamente una molecola di propano senza generare metano indesiderato, lasciando il resto degli idrocarburi più lunghi pronti a subire il processo, ancora e ancora.

"Una volta ottenuto questo composto, il propano, si riduce il carico sulle separazioni a valle", afferma Román-Leshkov. "Questa è l'essenza del motivo per cui riteniamo che sia piuttosto importante. Non stiamo solo rompendo i vincoli, ma stiamo generando principalmente un unico prodotto" che può essere utilizzato per molti prodotti e processi diversi.