Costruire e rompere la plastica con la luce
Un chimico della TU/e svela un'innovativa tecnologia di riciclaggio a ciclo chiuso alimentata da luce LED.
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E se riciclare la plastica fosse semplice come premere un interruttore? Alla TU/e, il professore assistente Fabian Eisenreich sta trasformando questa visione in realtà, utilizzando la luce LED per creare e scomporre una nuova classe di plastiche ad alte prestazioni. Questo materiale innovativo consente un riciclaggio veramente circolare, in quanto questo processo può essere ripetuto più volte, senza alcuna perdita di qualità. Pubblicata nell'edizione Rising Stars di Advanced Materials, questa ricerca segna una svolta nella chimica sostenibile e potrebbe rimodellare il modo in cui tratteremo i rifiuti plastici in futuro.
Lo studente di dottorato Ahsen Sare Yalin (a sinistra) e il professore assistente Fabian Eisenreich hanno lavorato insieme sulla tecnologia di riciclaggio a ciclo chiuso utilizzando un fotoreattore.
Roegaya Sabera
L'esposizione alla luce scinde i legami chimici stabili nella catena polimerica, consentendo il recupero dei mattoni originali.
Fabian Eisenreich
Eisenreich e i suoi colleghi del gruppo di ricerca Polymer Performance Materials si descrivono così: "In realtà siamo dei designer molecolari". Nei loro laboratori presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Chimica, l'attenzione è rivolta proprio a questo: La nostra linea di ricerca è incentrata sulla "progettazione per il riciclaggio". Creiamo nuovi polimeri per consentire strategie innovative di riciclaggio della plastica. Allo stesso tempo, utilizziamo materiali organici (a base biologica), evitiamo le sostanze tossiche e riduciamo al minimo i rifiuti per rendere l'intero processo il più sostenibile possibile".
La qualità delle catene polimeriche si deteriora
Questi polimeri vengono sviluppati per consentire il riciclaggio chimico a ciclo chiuso, l'obiettivo finale del gruppo di ricerca. "Le materie plastiche sono tipicamente costituite da catene polimeriche modellabili. A causa del modo in cui la plastica viene riciclata - in poche parole: riscaldamento, fusione e rimodellamento - la qualità di queste catene polimeriche si deteriora nel tempo. Quindi non si può continuare a farlo all'infinito, il che significa che alla fine si dovrà comunque produrre nuova plastica".
Il riciclaggio chimico a ciclo chiuso è quindi l'alternativa ideale, secondo Eisenreich: "Con la giusta reazione chimica, una catena polimerica può essere scomposta selettivamente nei suoi elementi costitutivi originali. Questi possono poi essere riutilizzati per produrre esattamente lo stesso polimero, con proprietà e qualità identiche". Per ottenere questo risultato è necessario che i polimeri siano progettati per essere sottoposti a questa precisa reazione: ecco perché la ricerca del gruppo Polymer Performance Materials si concentra su questo aspetto.
Scissione selettiva di un polimero con la luce
In questo contesto, Eisenreich specifica la propria ricerca sul riciclaggio fotochimico, alimentato dalla luce dei LED. "Produrre polimeri con la luce è relativamente semplice. Ma romperli e rifarli allo stesso modo, ovvero riciclarli, è molto più complicato e quindi rappresenta una linea di ricerca completamente nuova. La sfida consiste nell'utilizzare la luce per scindere selettivamente i legami chimici stabili all'interno del polimero, in modo da poter recuperare i mattoni originali".
Recentemente, Eisenreich e Ahsen Sare Yalin, dottorando al terzo anno del suo gruppo, sono stati i primi a realizzare con successo questo trucco nel suo laboratorio. Si tratta a tutti gli effetti di una prima volta e quindi degna di essere pubblicata nell'edizione Rising Stars della principale rivista scientifica Advanced Materials. Due grandi risultati di cui essere orgogliosi, ma che preludono anche agli ulteriori vantaggi di questa nuova tecnologia di riciclaggio.
L'esposizione alla luce scinde i legami chimici stabili nella catena polimerica, consentendo il recupero dei mattoni originali. Illustrazione: Fabian Eisenreich
Rimodellare il modo in cui trattiamo i rifiuti di plastica
"Lo consideriamo un passo avanti nella chimica sostenibile che può rimodellare il modo in cui tratteremo i rifiuti di plastica in futuro", afferma Eisenreich. "Al momento, il nostro polimero di design è ancora un materiale di nicchia e quindi non è adatto alle applicazioni plastiche di tutti i giorni. È invece destinato a usi specializzati, ad esempio come adesivo riciclabile che si lega fortemente al vetro e ad altre materie plastiche".
In definitiva, un ulteriore sviluppo dovrebbe ampliare le possibilità di applicazione. Inoltre, Eisenreich vede un grande potenziale nella tecnologia di riciclaggio a ciclo chiuso con la luce. "Lavoro anche sulla stampa 3D di polimeri riciclabili utilizzando la luce, un processo molto interessante. Si parte da un materiale liquido che assume una forma solida non appena la luce lo colpisce. È possibile utilizzare questo processo per stampare oggetti 3D complessi".
Il suo Santo Graal è realizzare un giorno il riciclo fotochimico delle plastiche tradizionali con la sola luce del sole. "A quel punto non ci sarà bisogno di nessun'altra fonte di energia, che figata sarebbe?". La scoperta chimica di Eisenreich, quindi, non solo getta nuova luce sul riciclaggio della plastica, ma anche sull'intero settore. "Non si tratta solo di un nuovo materiale. È un nuovo modo di procedere".
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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