Gli scienziati trasformano una delle materie plastiche più odiate al mondo in un lubrificante di alta qualità
Hanno scoperto qualcosa di ben più promettente di un metodo di riciclaggio
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Guoliang “Greg” Liu, chimico e ingegnere chimico della Virginia Tech, insieme al suo laboratorio, ha sviluppato un processo che converte la plastica cloruro di polivinile (PVC) in polialfaolefina, un componente fondamentale nei lubrificanti come l’olio motore.
Pubblicata il 5 agosto sulla rivista Nature, la ricerca potrebbe contribuire ad affrontare due sfide ambientali: il riciclaggio di una delle plastiche più difficili da riciclare al mondo e la produzione di un materiale industriale di grande valore.
A causa del suo contenuto di cloro e della varietà di additivi utilizzati dai diversi produttori, il PVC è tra le plastiche più difficili da riciclare. Di conseguenza, gran parte di esso finisce nelle discariche.
Allo stesso tempo, la produzione di lubrificanti come l’olio motore comporta un impatto ambientale elevato e la domanda è in crescita. Trasformando il PVC di scarto in un ingrediente chiave per i lubrificanti, il processo del laboratorio di Liu offre una potenziale soluzione per ridurre i rifiuti di plastica creando al contempo un prodotto di alto valore.
I lubrificanti possono passare inosservati, ma sono fondamentali per il corretto funzionamento del mondo. L’olio motore viene utilizzato in ogni tipo di applicazione, dai tosaerba e dalle autovetture ai motori a reazione, rendendo essenziale una fornitura affidabile di componenti lubrificanti in tutti i settori industriali.
Il laboratorio di Liu ha sviluppato un processo efficace che potrebbe invertire la tendenza di un problema di inquinamento da plastica già allarmante.
Il team prende il PVC che si trova in casa nelle tubature, nelle strutture delle finestre e persino nelle carte di credito, e lo immerge in un solvente. Vengono aggiunti tricloruro di alluminio e alfa-olefine e l’intera miscela viene riscaldata a 158 gradi Fahrenheit per tre ore. Il prodotto estratto dal solvente è un olio relativamente denso: un lubrificante.
«In primo luogo, abbiamo dimostrato che è fattibile utilizzare i rifiuti di plastica per produrre lubrificanti ad alte prestazioni. In secondo luogo, questi lubrificanti sono ecologici e possono soddisfare le esigenze emergenti di sostenibilità del mercato», ha affermato Liu.
L’idea alla base del processo è nata dalle precedenti pubblicazioni del team, apparse su *Science*e*Nature Sustainability*, relative alla conversione di altri tipi di rifiuti plastici in tensioattivi quali saponi e detergenti. Una volta ottenuto il successo in tale ambito, i ricercatori hanno rivolto la loro attenzione al PVC.
«Vogliamo contribuire a migliorare il riciclaggio e l’upcycling del PVC», ha affermato Liu.
Per portare avanti il progetto, Liu ha messo insieme un team di ricercatori laureati. Ha scelto Eric Munyaneza Nuwayo, uno studente di dottorato all’ultimo anno del suo programma di dottorato, per guidare l’iniziativa. Connor S. Thompson, uno studente di dottorato del dipartimento di chimica, inizialmente era concentrato su un progetto di ricerca diverso. Quando Liu ha proposto una nuova direzione, Thompson ha accettato la sfida.
Del team faceva parte anche Abby Civiello, una studentessa del primo anno di dottorato, il cui contributo ha avuto rapidamente un impatto sostanziale in laboratorio.
«Spesso li chiamavo i tre moschettieri», ha detto Liu.
I membri del team hanno iniziato cercando di trasformare le molecole di PVC in qualcosa di diverso e sperimentando con i materiali.
«L’idea era semplice. Il PVC, essendo una delle forme più attivate del polietilene, avrebbe dovuto essere facilmente convertibile in altre molecole sostituendo gli atomi di cloro con altri gruppi», ha spiegato Liu.
Nonostante gli sforzi, il materiale che producevano non era mai qualcosa di funzionale. Era sempre morbido — un po’ appiccicoso — e non così performante come avrebbero voluto.
«Un giorno mi sono reso conto: se questo polimero è così appiccicoso e così morbido, perché non continuo semplicemente a scomporre le catene polimeriche in segmenti più piccoli?», ha detto Liu.
Ma man mano che i membri del team portavano avanti il processo, convertendo il PVC in nuove molecole e testando le prestazioni del prodotto risultante, Liu si rese conto che avevano scoperto qualcosa di molto più promettente di un semplice metodo di riciclaggio.
Si è rivolto ai colleghi del settore per chiarire esattamente cosa avessero creato. Liu ha inviato campioni dell’olio ad Ali Erdemir della Texas A&M University, dove i ricercatori hanno testato i materiali finali. Liu ha inoltre collaborato con William Goddard del Caltech per le simulazioni chimiche. Il collega della Virginia Tech Xi Chen ha poi fornito il proprio contributo dal punto di vista economico e produttivo, elaborando modelli su come questo olio potesse essere prodotto su larga scala.
Il prossimo passo, ha affermato Liu, è rendere il lubrificante ancora più sostenibile e accessibile.
«I lubrificanti sono gli eroi silenziosi là fuori. Spesso non ci rendiamo conto della loro esistenza, ma sono lì che lavorano in silenzio. Vogliamo essere in grado di produrre l’olio su scala più ampia per raggiungere più persone nel mondo», ha affermato Liu.
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