Una nuova ricerca potrebbe trasformare una miscela di rifiuti plastici in nuovi prodotti
da MIT Technology Review
Tendiamo a raggruppare tutte le plastiche in un’unica categoria, ma le bottiglie d’acqua, le bottiglie di latte, i cartoni delle uova e le carte di credito sono tutti fatti di materiali diversi, come avrete probabilmente notato cercando di capire dove vanno messi questi oggetti nella vostra pattumiera.
Una volta raggiunta una struttura di riciclaggio, la plastica deve essere separata, un processo che può essere lento e costoso e che fondamentalmente limita i tipi di materiali che possono essere riciclati e il loro numero.
Ora i ricercatori hanno sviluppato un nuovo processo in grado di trasformare una miscela di vari tipi di plastica in propano, un semplice composto chimico che può essere utilizzato come combustibile o convertito in nuove materie plastiche come blocchi o altri prodotti. Il processo funziona perché, sebbene la loro esatta composizione chimica possa variare, molte materie plastiche condividono una formula di base simile: sono costituite da lunghe catene, principalmente di carbonio e idrogeno.
Insieme alle politiche e alle protezioni ambientali, reinventare il riciclaggio può contribuire a prevenire alcuni dei danni peggiori causati dalla plastica.
Ogni anno nel mondo si producono oltre 400 milioni di tonnellate di plastica. Di questi, meno del 10% viene riciclato, circa il 30% rimane in uso per qualche tempo e il resto finisce in discarica, nell’ambiente o incenerito. Le materie plastiche sono anche un importante motore del cambiamento climatico: la loro produzione è stata responsabile del 3,4% delle emissioni globali di gas serra nel 2019. Il riciclo non solo evita che la plastica finisca nelle discariche e negli oceani, ma può anche contribuire a ridurre le emissioni grazie a questi nuovi modi di produrre blocchi di plastica.
“Quello che stiamo cercando di fare è considerare questi rifiuti plastici come una preziosa materia prima e pensare a come utilizzarli”, spiega Julie Rorrer, borsista in ingegneria chimica al MIT (USA) e uno degli autori principali della recente ricerca.
Un grande vantaggio della nuova tecnica sviluppata da Rorrer e dai suoi colleghi è che funziona con le due plastiche più comuni utilizzate oggi: il polietilene e il polipropilene. Nel reattore entra una miscela di materie plastiche che produce bottiglie d’acqua e di latte, ottenendo così il propano. La tecnica presenta un’elevata selettività, cioè un’alta formazione del prodotto desiderato, che in questo caso è il propano, che costituisce circa l’80% dei gas del prodotto finale.
“È davvero entusiasmante perché è un passo avanti verso un’idea di carattere ciclico”, afferma Rorrer.
Per ridurre l’energia necessaria a scomporre i componenti chimici della plastica, il processo utilizza un catalizzatore composto da due parti: il cobalto e un materiale poroso simile alla sabbia chiamato zeolite. I ricercatori non sanno ancora esattamente come avviene questa miscelazione, ma secondo Rorrer la selettività deriva probabilmente dai pori della zeolite, che limitano la reazione delle lunghe catene molecolari della plastica, mentre il cobalto aiuta a prevenire la disattivazione della zeolite.
Il processo è ancora lontano dall’essere pronto per l’uso industriale. Al momento, la reazione avviene in piccoli lotti e probabilmente dovrebbe essere continua per essere economica.
Rorrer dice che i ricercatori stanno anche valutando quali materiali utilizzare. Il cobalto è più comune e più economico di altri catalizzatori provati, come il rutenio e il platino, ma si stanno ancora valutando altre opzioni. Una migliore comprensione del funzionamento dei catalizzatori potrebbe consentire di sostituire il cobalto con alternative più economiche e abbondanti, afferma Rorrer.
L’obiettivo finale sarebbe quello di creare un sistema di riciclaggio della plastica completamente misto, afferma Rorrer, “e questa idea non è del tutto assurda”.
Tuttavia, per raggiungere questa realtà saranno necessari alcuni aggiustamenti. Il polietilene e il polipropilene sono semplici catene di carbonio e idrogeno, mentre alcune altre plastiche contengono altri elementi, come ossigeno e cloro, che possono rappresentare una sfida per i metodi di riciclaggio chimico.
Ad esempio, se il cloruro di polivinile (PVC), ampiamente utilizzato in bottiglie e tubi, finisce in questo sistema, potrebbe disattivare o adulterare il catalizzatore e generare sottoprodotti di gas tossici. I ricercatori devono quindi ancora scoprire altri modi per lavorare con questa plastica.
Gli scienziati stanno anche studiando alternative per riciclare la plastica mista. In uno studio pubblicato su Science in ottobre, i ricercatori hanno utilizzato un processo chimico insieme a batteri geneticamente modificati per scomporre una miscela di tre plastiche comuni.
La prima fase, che prevede l’ossidazione chimica, taglia le catene lunghe, creando molecole più piccole che contengono ossigeno. Il metodo è efficace perché l’ossidazione è “abbastanza eterogenea”, reagendo a una varietà di materiali, spiega Shannon Stahl, autore principale della ricerca e chimico dell’Università del Wisconsin (USA).
L’ossidazione della plastica genera sottoprodotti che possono essere ingeriti dai batteri del suolo, modificati per cibarsene. Modificando il metabolismo dei batteri, i ricercatori potrebbero produrre nuovi tipi di plastica, come nuove forme di nylon.
La ricerca è ancora in corso, afferma Alli Werner, biologo del National Renewable Energy Laboratory (NREL) e uno degli autori dello studio pubblicato su Science. Il team è particolarmente impegnato a comprendere meglio le vie metaboliche utilizzate dai batteri, in modo da poter accelerare il processo di produzione dei derivati e creare quantità più significative di materiali utili.
Questa tecnica potrebbe probabilmente essere utilizzata su scala più ampia, dal momento che l’ossidazione e i batteri geneticamente modificati sono già molto diffusi: l’industria petrolchimica si affida all’ossidazione per produrre milioni di tonnellate di materiale ogni anno e i microrganismi sono utilizzati in settori come lo sviluppo di farmaci e la lavorazione degli alimenti.
Mentre biologi come Werner e ingegneri chimici come Rorrer rivolgono la loro attenzione a nuovi metodi di riciclaggio della plastica, si aprono opportunità per ripensare il modo in cui gestiamo le enormi quantità di rifiuti plastici.
“È una sfida che la comunità è pronta ad affrontare”, afferma Rorrer. E ha notato un notevole afflusso di nuovi ricercatori che iniziano a lavorare con la plastica: “Sembra che tutti si stiano dedicando al riutilizzo della plastica”.
