211service.com
Catalizzatori per il riciclaggio della plastica
Una bottiglia di plastica gettata nel cestino può finire per essere triturata e riutilizzata per fare un maglione o un tappeto, ma non verrà trasformata in un'altra bottiglia d'acqua. Almeno non così lontano. I catalizzatori sviluppati dai ricercatori di IBM e Stanford potrebbero rendere conveniente abbattere il polietilene tereftalato, o PET, plastica nelle loro sostanze chimiche costituenti per il riutilizzo come bottiglie. L'azienda sta lavorando per testare il suo catalizzatore per il riciclaggio del PET su larga scala per svilupparlo infine per l'uso industriale.
Riciclo della plastica: James Hedrick, uno scienziato dell'Almaden Research Center di IBM, sta sviluppando catalizzatori che aiutano a riciclare chimicamente la plastica PET utilizzata per realizzare queste bottiglie.
La maggior parte delle bottiglie di plastica per bevande sono realizzate in PET, così come qualsiasi cosa con il 1 timbro di riciclaggio. In genere, la plastica viene lavata, macinata meccanicamente e miscelata con PET vergine per creare un polimero che non è adatto per l'imballaggio ma può essere utilizzato per realizzare prodotti secondari, inclusi vestiti e moquette.
Per il PET viene utilizzato il riciclaggio meccanico, piuttosto che chimico, perché è troppo costoso scomporre il polimero nelle sue parti chimiche, afferma Dennis Sabourin, direttore esecutivo della Associazione nazionale per le risorse dei contenitori in PET , un'organizzazione commerciale. Esistono due metodi esistenti per realizzare la reazione chimica, afferma Sabourin, ma richiedono molta energia e sono stati abbandonati a causa del costo. Anche con l'uso di catalizzatori esistenti per favorire le reazioni di riciclaggio, questi processi devono essere eseguiti ad alte temperature ea grande pressione e richiedono molto tempo. Se i nuovi catalizzatori avessero anche solo un minimo di successo, sarebbe una grande notizia, dice Sabourin.
I ricercatori di IBM e Stanford, che oggi hanno descritto il loro lavoro sulla rivista macromolecole , hanno sviluppato diversi nuovi catalizzatori, uno dei quali può essere utilizzato per riciclare chimicamente il PET in breve tempo a 75 ºC. Il PET è costituito da due materie prime, una delle quali un acido organico, l'altra glicole etilenico, che è relativamente poco costoso. Il catalizzatore funziona in una soluzione di glicole etilenico. Quando le bottiglie d'acqua tagliate vengono poste nella soluzione, il catalizzatore fa reagire l'acido organico nella plastica con il glicole etilenico in soluzione per produrre PET della stessa qualità utilizzata inizialmente per realizzare la bottiglia.
I nuovi catalizzatori sono il risultato di un progetto di ricerca decennale presso IBM per sviluppare modi migliori per produrre i polimeri utilizzati come strato isolante nei chip dei computer. Questi strati sono tradizionalmente preparati utilizzando catalizzatori che contengono metallo. I catalizzatori metallici sono altamente attivi, ma sono difficili da rimuovere una volta terminata la reazione, lasciando piccole impurità che possono comunque interferire con le prestazioni di un chip. Queste impurità metalliche possono anche fuoriuscire, diventando un inquinante ambientale quando il chip viene cestinato alla fine della sua vita. Rimuovere quel catalizzatore è proibitivo in termini di costi, quindi abbiamo iniziato a cercare un nuovo modo per produrre polimeri, afferma James Hedrick, scienziato capo presso IBM Centro di ricerca Almaden a San José, CA.
I ricercatori IBM si sono rivolti a catalizzatori organici, il cui design è simile agli enzimi biologici.
I catalizzatori organici sono stati tradizionalmente fortemente criticati perché hanno una bassa attività e ne sono necessarie grandi quantità per favorire una reazione, afferma Hedrick. Abbiamo trovato famiglie di catalizzatori attivi quanto i catalizzatori metallici, alcuni dei quali sono adatti per lavorare con materiali isolanti per trucioli e alcuni possono funzionare con il PET. I ricercatori IBM hanno collaborato con un gruppo di chimica computazionale all'interno dell'azienda per modellare l'attività dei catalizzatori e li hanno dimostrati sperimentalmente in laboratorio.
Il catalizzatore per il riciclaggio del PET, un tipo di molecola chiamata carbene, è stato ispirato dalla vitamina B1, afferma il professore di chimica di Stanford Robert Waymouth . I ricercatori di Stanford e IBM hanno ipotizzato che una piccola molecola organica simile potrebbe essere efficace nel catalizzare le reazioni che uniscono gli esteri per formare lunghi polimeri.
I ricercatori IBM ora collaboreranno con i ricercatori del Re Abdulaziz Città per la scienza e la tecnologia in Arabia Saudita per testare il riciclaggio chimico del PET su scala più ampia. Dobbiamo vedere se ciò che abbiamo scoperto sul banco di laboratorio può funzionare in grandi reattori, afferma Waymouth. Nei test iniziali, si concentreranno sulla scomposizione del polimero nei suoi costituenti. Tuttavia, l'azienda ha anche ottenuto buoni risultati utilizzando i suoi catalizzatori organici per depolimerizzare il PET per produrre materiali specializzati come materie prime per materie plastiche ad alta resistenza che sono più preziose ma sono costose da produrre utilizzando altri percorsi. Inizi con la spazzatura e la ricostruisci in materiali di valore superiore, dice Robert Allen , senior manager della chimica dei materiali avanzati presso IBM Almaden.