Un nuovo metodo rende economicamente sostenibile il riciclaggio del vetro acrilico
Il settore potrebbe adottare immediatamente questo metodo
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Più economico, migliore, più pratico: i ricercatori dell’ETH di Zurigo hanno sviluppato un nuovo metodo per scomporre il vetro acrilico quasi interamente nei suoi singoli componenti chimici, senza ricorrere a solventi né a grandi quantità di calore. Ciò rende il riciclaggio del vetro acrilico una realtà alla nostra portata.
In tutto il mondo vengono utilizzate grandi quantità di vetro acrilico in una vasta gamma di applicazioni, dai vetri delle finestre ai fanali posteriori delle auto, fino ai mobili. Troppo spesso, il vetro acrilico finisce ancora tra i rifiuti, nonostante sia perfettamente adatto al riciclaggio.
La professoressa Athina Anastasaki dell’ETH, specialista in scienze dei materiali, ha dedicato anni alla ricerca di metodi per scomporre in modo efficiente il vetro acrilico nei suoi elementi costitutivi, in vista del loro riutilizzo. In studi precedenti, il suo team aveva dimostrato che questo processo, noto come depolimerizzazione, era possibile in linea di principio, ma solo in condizioni specifiche. Ad esempio, in precedenza i ricercatori dell’ETH dovevano modificare chimicamente le catene polimeriche per introdurre «legami deboli». Altri approcci richiedevano grandi quantità di solventi o catalizzatori, oppure luce UV, per avviare o sostenere la depolimerizzazione.
Un nuovo approccio che fa risparmiare energia e denaro
La professoressa dell’ETH e il suo team hanno ora sviluppato un nuovo approccio, molto più semplice, per il riciclaggio dei polimeri del vetro acrilico. Hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista pagina esterna *Nature Chemistry*.
Utilizzando il nuovo metodo, i ricercatori possono scomporre il polimero quasi interamente nei suoi elementi costitutivi, noti come monomeri. La resa in monomeri può raggiungere il 98%. Il materiale recuperato è inoltre estremamente puro, anche quando il materiale di partenza contiene coloranti o impurità. I monomeri recuperati possono essere utilizzati per produrre nuovi polimeri della stessa qualità di quelli ottenuti durante la lavorazione iniziale.
Il processo richiede inoltre una quantità di energia significativamente inferiore rispetto ad altri metodi. La depolimerizzazione inizia a poco più di 200 gradi Celsius, rispetto alla temperatura minima di 400 gradi precedentemente richiesta. Inoltre, il processo non utilizza alcun solvente. «Ciò che rende il nostro nuovo approccio così entusiasmante è la sua semplicità», afferma Richard Whitfield, autore principale dello studio ed ex ricercatore associato nel gruppo di Anastasaki.
Basta una sola sostanza
Al centro del nuovo metodo c’è un unico composto chimico appartenente a una classe di sostanze note come N-idrossimmidi. Questo reagente, disponibile in commercio e poco costoso, attacca le catene polimeriche del vetro acrilico, spezzandole e liberando i monomeri. Una volta aggiunto il reagente, la reazione procede autonomamente.
La scelta del reagente non è stata casuale. «Abbiamo cercato sistematicamente fino a quando non abbiamo trovato questa sostanza». Quel singolo reagente è sufficiente per avviare la depolimerizzazione. «L’unica cosa che ci ha sorpreso è stato il fatto che una sola sostanza chimica fosse davvero sufficiente per la reazione», spiega Anastasaki.
Nella ricerca di un reagente adatto, il suo gruppo ha collaborato con i professori di chimica dell’ETH Tae-Lim Choi e Gunnar Jeschke. «Senza l’eccellente collaborazione con questi due colleghi, molte domande sarebbero rimaste senza risposta», sottolinea Anastasaki.
Brevetto depositato, si cercano licenziatari
Altri metodi di riciclaggio chimico della plastica si basano su un processo noto come pirolisi, in cui i polimeri plastici vengono scomposti nei loro elementi costitutivi ad alte temperature, solitamente superiori ai 400 gradi Celsius. Inoltre, i monomeri recuperati sono spesso relativamente impuri, con livelli di impurità che raggiungono il 3%. Ciò può influire negativamente sulla qualità della plastica prodotta a partire da essi.
L’ETH di Zurigo ha depositato una domanda di brevetto per il nuovo metodo e sta ora cercando licenziatari. «La concorrenza nel riciclaggio chimico della plastica è agguerrita», afferma Anastasaki, «soprattutto negli Stati Uniti, dove grandi gruppi di ricerca ben finanziati operano in questo campo». Tuttavia, grazie al solido finanziamento di base fornito dall’ETH di Zurigo, Anastasaki può tenere testa a questi gruppi – e questa volta è addirittura un passo avanti rispetto ai suoi concorrenti americani.
L’industria potrebbe adottare il metodo immediatamente
L’industria chimica ha mostrato interesse per il nuovo metodo. Uno dei vantaggi principali è che potrebbe essere implementato utilizzando le infrastrutture esistenti e i processi standard. «Lo svantaggio dei nostri approcci precedenti era che le aziende avrebbero dovuto modificare i propri processi e le proprie attrezzature per implementarli. Per la maggior parte delle aziende, ciò sarebbe troppo costoso», spiega Anastasaki.
I suoi prossimi passi saranno quelli di estendere il metodo su scala più ampia e acquisire una comprensione dettagliata dei meccanismi di reazione. Partendo da queste conoscenze, i ricercatori dell’ETH mirano a sviluppare sostanze che accelerino ulteriormente la degradazione dei polimeri e migliorino la resa dei monomeri.
C’è tuttavia un piccolo inconveniente: il metodo funziona solo con il vetro acrilico. Per scomporre altre materie plastiche nei loro elementi costitutivi sono necessari approcci diversi. Ciononostante, la scienziata dei materiali rimane ottimista: «Cercheremo di applicare lo stesso principio al polistirene, una delle materie plastiche più utilizzate al mondo», afferma Anastasaki.
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