I nostri rifiuti di plastica possono essere utilizzati come materia prima per detergenti, grazie a un metodo catalitico migliorato
Siamo riusciti ad accumulare così tanti rifiuti di plastica che è scoraggiante pensare a cosa si potrebbe fare con tonnellate e tonnellate di rifiuti non biodegradabili. E per quanto cerchiamo di ridurre la nostra dipendenza dalla plastica monouso, continuiamo ad aumentare il cumulo globale di rifiuti di plastica. Eventi come la pandemia sono serviti solo ad espandere il loro utilizzo di dispositivi di protezione individuale e imballaggi usa e getta e da asporto.
La crescita esponenziale dell’uso mondiale della plastica, così come della produzione di rifiuti plastici, si sono combinati per creare un peso ambientale sempre più visibile e hanno suscitato la richiesta di una gamma più ampia di strategie di riciclaggio per mitigare il problema. La conversione delle poliolefine di scarto in sostanze chimiche su larga scala ha il potenziale di deviare i rifiuti di plastica dalle discariche e dagli inceneritori municipali, sostituire le materie prime fossili utilizzate nella produzione chimica convenzionale e fornire incentivi economici per la raccolta e il riciclaggio.
Per i ricercatori dell’University of California - Santa Barbara, l’imballaggio monouso di una persona è la materia prima utile di un’altra persona. In un articolo pubblicato sulla rivista Chem (1), hanno reinventato il valore della plastica monouso, migliorando un processo innovativo in grado di trasformare le poliolefine, il tipo più comune di polimero negli imballaggi monouso, in preziosi alchilaromatici, molecole che sono alla base dei tensioattivi, i componenti principali di detergenti e altre sostanze chimiche utili.
«Se ora produciamo questi tensioattivi dai combustibili fossili e tu potessi ricavarli dai rifiuti di plastica, allora non utilizzeresti più i combustibili fossili per produrre tensioattivi e otterresti un altro utilizzo del carbonio immesso nella plastica», ha affermato la dottoressa Susannah Scott (2), professoressa di ingegneria chimica, titolare della cattedra Mellichamp dell'UCSB in Sustainable Catalytic Processing. Invece di bruciarli o seppellirli nelle discariche – pratiche che rappresentano i principali modi in cui attualmente gestiamo i rifiuti di plastica – la plastica viene riproposta con un metodo che abbrevia i processi convenzionali “sporchi” per la produzione di tensioattivi, dando al tempo stesso alla plastica monouso un ulteriore vantaggio in termini di utilità.
I ricercatori si sono basati sul lavoro precedente (3) in cui hanno introdotto un metodo catalitico per rompere i forti legami carbonio-carbonio che rendono la plastica il materiale difficile da degradare che è, quindi riorganizzare le catene molecolari in anelli alchilaromatici. Sebbene efficace, ha detto la dottoressa Scott, il processo originale, basato su un catalizzatore di platino su allumina, era lento e la sua resa in molecole alchilaromatiche era bassa. «Ciò che abbiamo fatto in questo documento è mostrare come farlo molto meglio», ha detto.
La chiave del loro metodo è aumentare l'acidità del catalizzatore di allumina originale, tramite l'aggiunta di cloro o fluoro. Con l'aggiunta di siti acidi, il team è riuscito ad aumentare la velocità e la selettività del processo.
«Semplicemente urla», asserisce la Scott. «Rende gli alchilaromatici più veloci e possiamo sintonizzarli per creare molecole della giusta dimensione». Nel nuovo articolo, si sono concentrati sulla ricerca del rapporto ottimale tra siti acidi e siti metallici nel loro catalizzatore, ha spiegato. «Si scopre che lavorano insieme. Hanno ruoli diversi, ma è necessario che siano entrambi presenti e nella giusta proporzione in modo che il ciclo catalitico non si blocchi in nessun momento».
Inoltre, il loro processo one-pot funziona a temperature moderate, richiedendo un basso apporto energetico. Mentre originariamente il metodo impiegava 24 ore per trasformare la plastica in molecole alchilaromatiche, il processo migliorato può completare l’operazione entro un paio d’ore, aumentando la quantità di plastica che può essere convertita in un reattore di dimensioni ragionevoli.
Secondo la professoressa Susannah Scott, con ulteriori miglioramenti questo metodo potrebbe diventare un processo commerciale praticabile. L’obiettivo finale è renderlo ampiamente utilizzato, il che consentirebbe e incentiverebbe il recupero della plastica monouso. Utilizzando la plastica di scarto come materia prima molto abbondante, le aziende chimiche potrebbero prendere le molecole alchilaromatiche risultanti da questo processo e trasformarle nei tensioattivi che vengono formulati in saponi, detersivi e varie tipologie di detergenti.
La dottoressa Susannah Scott spiega: «Idealmente si vorrebbe riutilizzare la plastica di scarto per uno scopo con un volume di produzione sufficientemente ampio, per il quale esiste una domanda significativa, in modo da intaccare il problema della plastica. Per determinare se questo metodo è veramente sostenibile, dovrebbe essere sottoposto a una valutazione del ciclo di vita, in cui l’energia spesa e i gas serra emessi vengono calcolati in ogni fase. L’utilizzo di materiale di scarto garantisce che non vengano prodotte ulteriori emissioni di gas serra per creare la materia prima, ma l’energia necessaria per eseguire il processo catalitico e separare le molecole desiderate dovrebbe essere presa in considerazione prima di aumentare la produzione. Se dovesse passare, il metodo potrebbe sostituire i processi ad alta intensità di combustibili fossili che servono a creare tensioattivi da zero. Avremo bisogno di più obiettivi per affrontare il problema dei rifiuti di plastica, ma questo è abbastanza grande. Vale la pena farlo».
Riferimenti:
(1) Bifunctional tandem catalytic upcycling of polyethylene to surfactant-range alkylaromatics
(2) Susannah Scott
Descrizione foto: Rifiuti di plastica. - Credit: Redazione ECplanet.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Our plastic waste can be used as raw material for detergents, thanks to an improved catalytic method