Migliorare la sostenibilità delle materie plastiche utilizzando i rifiuti di zolfo
I ricercatori dell'Università di Bayreuth hanno trovato un modo per rendere le plastiche più sostenibili utilizzando i rifiuti di zolfo del processo di raffinazione del petrolio. Hanno sviluppato un metodo che consente di integrare facilmente i cosiddetti legami dinamici di zolfo nei poliesteri. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Angewandte Chemie.
I legami dinamici sono legami chimici che possono essere spezzati e riformati con facilità, il che è fondamentale per i materiali sostenibili. Ciò consente ai materiali di essere riparati o rimodellati senza essere scomposti nei loro componenti di base. La rottura e la riformazione di questi legami è spesso controllata da un catalizzatore, una sostanza che facilita o accelera una reazione chimica. Lo zolfo elementare, un sottoprodotto della raffinazione del petrolio, contiene legami dinamici di questo tipo. Tuttavia, l'integrazione dei legami dinamici dello zolfo nel poliestere si è rivelata difficile. Un team di ricerca guidato dal Prof. Dr. Alex Plajer, professore junior di chimica macromolecolare presso l'Università di Bayreuth, è ora riuscito a introdurre legami dinamici di zolfo nei poliesteri utilizzando un metodo di nuova concezione.
Oltre allo zolfo elementare, il metodo richiede epossidi, una classe di materiali chimici di partenza molto utilizzata. I ricercatori hanno scoperto che è possibile utilizzare diversi tipi di epossidi, compresi quelli comunemente usati nell'industria o addirittura derivati da fonti naturali. Ciò consente di personalizzare le proprietà dei polimeri risultanti, ad esempio se sono duri o morbidi o a quale temperatura si comportano come il vetro. Inoltre, la sintesi dei poliesteri richiede solo un semplice catalizzatore: l'alcossido di litio. Questo composto è facile da produrre, di facile utilizzo nella pratica di laboratorio, e consente la catalisi in condizioni relativamente blande, con conseguente risparmio di energia e riduzione dei costi.
"È interessante notare che il coinvolgimento dello zolfo, in particolare del cosiddetto anello S8, accelera la reazione introducendo il legame dinamico. Alcune parti del polimero risultante sembrano sostenere il processo catalitico. Si tratta di un meccanismo piuttosto insolito", spiega Plajer.
I poliesteri prodotti con legami dinamici di zolfo sono abbastanza stabili da poter essere modificati successivamente. Attraverso ulteriori reazioni chimiche, ad esempio, il materiale può essere reticolato, consentendone l'uso come adesivo riutilizzabile che può essere lavorato con il calore o scomposto con l'acido.
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