_ Echipa de știință a polimerilor dezvoltă aditiv care poate „recicla” o gamă largă de materiale plastice

Nu trebuie să ne reamintim că producția de plastic și poluarea cu plastic au crescut constant de-a lungul anilor – dovezile sunt peste tot în jurul nostru. Ce-ar fi dacă am fi capabili să reciclăm plasticul într-un mod cu adevărat durabil?

Tocmai această întrebare este ridicată de Reika Katsumata, profesor asistent și doctorat. studentul Autumn Mineo de la Departamentul de Știință și Inginerie a Polimerilor (PSE) din Colegiul de Științe Naturale, care experimentează reciclarea polimerilor pentru a identifica chimie și tehnologii noi, conștiente de mediu, pentru reprocesarea polimerilor.

Cercetarea lor este publicată. în jurnalul Angewandte Chemie International Edition.

Cu toții ne-ar plăcea să credem că, în ciuda eforturilor noastre de a evita articolele nereciclabile, paharul ocazional de polistiren pe care îl aruncăm la gunoi ar putea fi în cele din urmă reconstituit într-un brand -cană nouă cu impact redus sau deloc asupra mediului, dar procesul de reciclare este mai complicat decât atât.

Reciclarea mecanică se bazează pe temperaturi dure și condiții de procesare pentru a reinventa fluxuri selectate de deșeuri post-consum ca produse noi. Expunerea repetată la aceste condiții duce la descompunerea materialului în timp și la o înrăutățire corespunzătoare a proprietăților materialului - un rezultat denumit adesea „downcycling”.

În mod alternativ, anumiți polimeri pot fi defalcați și reformați chimic, conducând la îmbunătățirea longevității ciclismului și a robusteței materialului. Cu toate acestea, reciclarea chimică nu este posibilă pentru mulți dintre polimerii de bază utilizați astăzi.

Katsumata și echipa ei au căutat să creeze un proces mai durabil de reciclare și reprocesare a polimerilor prin ceea ce este cunoscut sub numele de adăugare-fragmentare-transfer ( AFT) chimie, un domeniu care se concentrează pe reacțiile de schimb de legături bazate pe radicali. „Plasticele de zi cu zi sunt molecule mari numite polimeri, compuse din unități repetate sau „monomeri”,” a explicat Katsumata. „Mulți polimeri nu pot fi degradați și reformați chimic, deoarece legăturile simple carbon-carbon care țin monomerii împreună sunt relativ stabile.”

Pentru a aborda această problemă de stabilitate, cercetătorii PSE au dezvoltat un aditiv care copolimerizează cu monomeri convenționali și generează unități de lanț principal care au capacitatea de a schimba prin chimia AFT.

„Această legătură dinamică poate favoriza atât scisarea (sau separarea) polimerului, cât și extinderea polimerului pentru a finaliza reciclarea în buclă închisă”, a spus Katsumata. „În plus, natura dinamică a aditivului nostru facilitează alte modificări chimice cu potențialul de „upciclare” sau de creștere a valorii produsului, prin preluarea deșeurilor de plastic de marfă și formarea de noi tipuri de polimeri specializați, cum ar fi adezivii bloc copolimeri.”

Această lucrare a identificat un nou monomer compatibil cu metodele existente de sinteză a polimerilor, care creează o legătură dinamică între unitățile monomerice care poate fi folosită pentru a descompune plasticul după utilizare. Aceste fragmente mai mici de polimeri, numite oligomeri, rămân reactive și pot servi drept puncte de plecare din care pot crește noi polimeri.

Echipa a descoperit că ciclul de descompunere a polimerilor (scisarea lanțului) și recreșterea lor (lanțul). extensie) poate fi repetat și modificat pentru a schimba amploarea scisării și extinderii.

Un factor cheie din spatele acestei cercetări a fost dorința de a stimula inovația. „Cercetarea noastră a avansat cunoștințele fundamentale ale chimiei AFT, dezvăluind reactivitatea latentă după polimerizare”, a declarat Katsumata. „În plus, sperăm că munca noastră a inspirat industriile polimerilor să investească în strategii de copolimerizare și alte tehnologii de reciclare, în special în cazul produselor din poliolefine”.

Katsumata și echipa PSE consideră că această cercetare poate acționa ca fundație pentru noi metode de reciclare și identificarea chimiei și tehnicilor ecologice - oferind o privire asupra unui viitor în care plasticul și alte materiale provocatoare sunt mai mult gestionat durabil.

(Fluierul)