Nuova procedura Il PMMA può essere riciclato con un minor consumo di energia 

I ricercatori dell’ETH hanno sviluppato un nuovo metodo per scomporre il PMMA nei suoi componenti in modo efficiente dal punto di vista energetico ed economico. Il materiale riciclato risulta estremamente puro, il che consente di realizzare prodotti di alta qualità. Un aspetto interessante per l’industria: potrebbe adottare immediatamente questo processo.

Il polimetilmetacrilato (PMMA, noto anche come vetro acrilico o plexiglas) viene utilizzato in grandi quantità in tutto il mondo per le applicazioni più disparate: dai “vetri” ai fanali delle auto, fino ai mobili. Ancora troppo spesso il vetro acrilico finisce nei rifiuti. Eppure sarebbe facilmente riciclabile.

La ricercatrice in scienze dei materiali e professoressa dell’ETH Athina Anastasaki lavora già da anni alla decomposizione efficiente del vetro acrilico nei suoi elementi costitutivi e al loro riutilizzo. In lavori precedenti, il suo team ha dimostrato che la cosiddetta depolimerizzazione è sì possibile in linea di principio, ma che per realizzarla erano necessarie condizioni specifiche: finora, infatti, i ricercatori dell’ETH dovevano modificare chimicamente le catene polimeriche per inserire dei «punti di rottura predeterminati». Altri approcci richiedevano grandi quantità di solventi, catalizzatori o luce UV per avviare o mantenere in corso i processi di depolimerizzazione.

Un nuovo approccio consente di risparmiare energia e denaro

Ora la professoressa dell’ETH e il suo team presentano un nuovo approccio, molto più semplice, al riciclaggio del PMMA. L’hanno pubblicato sulla rivista specializzata Nature Chemistry.

Con il nuovo metodo, i ricercatori riescono a scomporre il polimero quasi completamente nei suoi elementi costitutivi, i monomeri: la resa dei monomeri raggiunge il 98%. Il materiale riciclato risulta inoltre estremamente puro anche quando la materia prima contiene coloranti o impurità. Dai monomeri recuperati è possibile produrre nuovi polimeri della stessa qualità di quelli ottenuti dalla prima lavorazione.

Il processo richiede inoltre una quantità di energia nettamente inferiore rispetto ad altri metodi. La depolimerizzazione inizia già a poco più di 200 gradi Celsius. Finora erano necessari almeno 400 gradi. Non da ultimo, il processo non richiede alcun solvente. «Ciò che rende così interessante il nostro nuovo approccio è la sua semplicità», afferma Richard Whitfield, primo autore dello studio ed ex ricercatore nel gruppo di ricerca di Anastasakis.

Basta una sola sostanza

Il cuore del nuovo processo è costituito da un unico composto chimico appartenente alla classe delle cosiddette N-idrossimmidi, un reagente disponibile in commercio e poco costoso. Esso agisce sulle catene polimeriche del vetro acrilico, le spezza e libera i monomeri. Una volta aggiunta questa sostanza, la reazione procede autonomamente.

La scelta del reagente non è casuale. «Abbiamo cercato sistematicamente finché non abbiamo trovato questa sostanza», spiega Anastasaki. Questa sostanza è ora sufficiente per avviare la depolimerizzazione. 

Brevetto depositato, si cercano licenziatari

Altri processi per il riciclaggio chimico si basano sulla cosiddetta pirolisi. In questo processo, i polimeri plastici vengono scomposti nei loro elementi costitutivi a temperature elevate, solitamente superiori ai 400 gradi. Inoltre, la purezza dei monomeri recuperati è spesso bassa: contengono fino al tre per cento di impurità. Ciò può compromettere la qualità della plastica che ne viene ricavata.

L’ETH di Zurigo ha depositato una domanda di brevetto per il nuovo metodo e ora è alla ricerca di licenziatari. «La concorrenza nel settore del riciclaggio chimico delle materie plastiche è forte, soprattutto negli Stati Uniti, dove grandi gruppi di ricerca con ingenti risorse finanziarie operano in questo campo», afferma Anastasaki. Grazie al solido finanziamento di base fornito dal Politecnico federale di Zurigo, la ricercatrice in scienze dei materiali è tuttavia in grado di tenere il passo e questa volta è addirittura un passo avanti rispetto ai concorrenti americani.

L'industria potrebbe adottare immediatamente questo approccio

L'industria chimica sta mostrando interesse per il nuovo metodo. Infatti, uno dei vantaggi decisivi è che l'industria potrebbe attuare questo metodo utilizzando le infrastrutture esistenti e i normali processi. «I nostri approcci precedenti presentavano lo svantaggio che le aziende avrebbero dovuto modificare i processi e gli impianti per implementarli. Per la maggior parte di loro, questo è troppo costoso», spiega Anastasaki.

Nei prossimi passi, intende estendere il metodo su scala più ampia e comprendere nei dettagli i meccanismi di reazione. Sulla base di questi risultati, i ricercatori dell’ETH intendono sviluppare sostanze in grado di accelerare ulteriormente la degradazione dei polimeri e ottimizzare ulteriormente la resa dei monomeri.

C'è però un piccolo inconveniente: il procedimento funziona solo con il vetro acrilico. Per scomporre altre materie plastiche nei loro elementi costitutivi sono necessari altri approcci. Ciononostante, la ricercatrice è ottimista: «Cercheremo di applicare questo principio anche al polistirolo, una delle materie plastiche più utilizzate al mondo», afferma Anastasaki.