Trasformare i rifiuti in materie prime: come la luce del sole trasforma la plastica in acido acetico
I ricercatori usano la luce del sole per trasformare la plastica in acido acetico. Il processo funziona a temperatura ambiente, richiede solo acqua e potrebbe persino scomporre le microplastiche nei corpi idrici.
I rifiuti di plastica sono uno dei problemi ambientali più persistenti del nostro tempo. Ogni anno, milioni di tonnellate di plastica finiscono nei terreni, nei fiumi e negli oceani; alcune di queste si decompongono in microplastiche e ricompaiono nell'acqua potabile e negli alimenti. Un team dell'Università di Waterloo in Ontario, Canada, ha ora sviluppato un processo che non si limita a scomporre questi rifiuti, ma li trasforma in una sostanza di valore industriale: Acido acetico.
L'idea di base sembra incredibilmente semplice. La luce del sole colpisce uno speciale catalizzatore che innesca reazioni chimiche che spezzano le catene di plastica e le trasformano in acido acetico. Nessun forno ad alta pressione, nessuna combustione, nessuna energia fossile. La reazione avviene a temperatura ambiente e a pressione normale. Come fonte di energia viene utilizzata la luce, sia quella artificiale che quella reale dell'esperimento.
Un catalizzatore modellato sui funghi
Il fulcro del sistema è un insolito catalizzatore di ferro. Il team ha sviluppato una fotocatalisi a cascata di ispirazione biologica con atomi di ferro incorporati nel nitruro di carbonio. Il funzionamento è simile a quello di alcuni tipi di funghi che decompongono le sostanze organiche con l'aiuto di enzimi. Il principio della cascata significa che diverse fasi di reazione avvengono direttamente una dopo l'altra nello stesso sistema. Il reattore elabora immediatamente i prodotti intermedi e non li rimuove.
Quando la luce solare colpisce il sistema, inizialmente vengono prodotti radicali idrossilici altamente reattivi. Questi attaccano le lunghe catene di plastica e le scompongono in componenti più piccoli. Questo produce, tra l'altro, intermedi di CO₂. Nella fase successiva, lo stesso catalizzatore utilizza questi intermedi e li converte ulteriormente. Il risultato finale è l'acido acetico.
Testato con le più comuni plastiche di uso quotidiano
Il processo funziona con un'ampia gamma di materiali che si incontrano nella vita quotidiana. Il team ha testato con successo il processo con polietilene (PE), polietilene tereftalato (PET), polipropilene (PP) e cloruro di polivinile (PVC). La resa variava ed era migliore con il PVC.
Da notare: funziona anche con flussi di plastica misti. In pratica, i rifiuti vengono raramente mescolati. Questo aumenta notevolmente le possibilità di un successivo utilizzo.
Acido acetico: molto più di un semplice aceto da cucina
Il prodotto finale sembra poco spettacolare all'inizio, ma in realtà è una ricercata materia prima industriale. L'industria alimentare utilizza l'acido acetico come conservante, è una materia prima per la plastica e i solventi e svolge un ruolo importante anche nei sistemi energetici. In tutto il mondo, il volume di produzione annuo è di diversi milioni di tonnellate.
Finora l'industria ha prodotto l'acido acetico quasi esclusivamente da materie prime fossili. Il processo di Waterloo invertirebbe questo ciclo: Una preziosa materia prima viene creata dai rifiuti plastici e dalla luce solare senza emettere ulteriori emissioni di CO₂ nel processo.
Lotta diretta alle microplastiche nell'acqua
La reazione avviene in acqua, il che potrebbe essere un modo particolarmente efficace per combattere l'inquinamento da plastica nei corpi idrici. Invece di limitarsi a filtrare meccanicamente le microplastiche, operazione che richiede molto tempo e che è incompleta, questo approccio potrebbe scomporre le particelle dal punto di vista chimico a livello molecolare.
Fonte: University of Waterloo
È stata anche testata la stabilità del catalizzatore. Secondo lo studio, gli atomi di ferro sono rimasti saldamente ancorati al materiale e non si sono staccati.
Ancora un laboratorio, ma con una prospettiva chiara
Prima che tu inizi a immaginare un reattore per la trasformazione della plastica in aceto alimentato a energia solare sul tuo tetto, il team è ancora in fase di laboratorio, ma può immaginare che questo approccio possa essere adattato per il riciclaggio scalabile e alimentato a energia solare e per il risanamento ambientale. I ricercatori hanno già dimostrato che miglioramenti mirati al design del reattore e ai materiali possono aumentare in modo significativo il rendimento. Il processo non è ancora in grado di fornire un'analisi del processo.
Il processo non risolve ancora il problema della plastica su scala globale - questo richiederà ulteriori sviluppi, investimenti e volontà politica. Ciò che dimostra è che i rifiuti di plastica non devono essere un vicolo cieco. Con il giusto catalizzatore e la luce del sole, possono diventare un materiale di partenza per qualcosa di utile.
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