I momenti geniali possono accadere ovunque e in qualsiasi momento, per uno scienziato della Virginia Tech, una notte davanti al camino, ha portato alla creazione di un metodo di riciclaggio che trasforma i rifiuti di plastica in sapone! La scoperta potrebbe consentire alla collettività di affrontare il crescente problema dell’inquinamento da plastica e di riciclare la spazzatura di tutti i giorni, inclusi cartoni del latte, contenitori per cibo e sacchetti della spesa, in utili prodotti per la pulizia.
Il team di scienziati della Virginia Tech College of Science ha sviluppato questa tecnica innovativa per trasformare la plastica in prodotti chimici di alto valore noti come tensioattivi, che sono comunemente usati in sapone e detergenti. Sperano che ciò fornisca un metodo conveniente per ridurre significativamente i livelli crescenti di inquinamento da plastica in tutto il mondo.
Plastica e sapone
La plastica e il sapone a prima vista sembrano avere poco in comune in termini di consistenza, aspetto e utilizzo. Il team di ricerca tuttavia, ha identificato una sorprendente connessione molecolare tra i due elementi. La struttura chimica del polietilene, una delle materie plastiche più utilizzate al mondo, è sorprendentemente simile a quella degli acidi grassi, precursori del sapone. Entrambi i materiali sono composti da lunghe catene di carbonio, ma gli acidi grassi hanno un ulteriore gruppo di atomi all’estremità della catena.
Il professor Guoliang “Greg” Liu ha teorizzato che questa somiglianza suggerisse la possibilità di convertire il polietilene in acidi grassi. Gli scienziati con alcune modifiche al processo, potrebbero quindi produrre sapone, questa idea lo colpì durante una sera d’inverno davanti al camino, dove osservò il fumo che sale dal fuoco, costituito da minuscole particelle prodotte durante la combustione della legna.
Il professor Guoliang “Greg” Liu anche se la plastica non dovrebbe mai essere bruciata in un caminetto a causa di problemi di sicurezza e ambientali, ha iniziato a riflettere sull’idea di bruciare il polietilene in modo sicuro in un ambiente di laboratorio. Titolare del laboratorio Blackwood Junior Faculty Fellowship of Life Sciences presso il Dipartimento di Chimica ha affermato:
«La legna da ardere è composta principalmente da polimeri come la cellulosa. La combustione della legna da ardere rompe questi polimeri in catene corte e poi in piccole molecole gassose prima della completa ossidazione in anidride carbonica. Se scomponiamo allo stesso modo le molecole di polietilene sintetico ma interrompiamo il processo prima che si rompano fino a trasformarsi in piccole molecole gassose, allora dovremmo ottenere molecole simili al polietilene a catena corta».
Il professor Guoliang “Greg” Liu per verificarlo ha costruito un piccolo reattore simile a un forno in cui il team di ricerca potrebbe riscaldare il polietilene in un processo noto come termolisi a gradiente di temperatura. La temperatura all’interno del forno, nella parte inferiore era abbastanza alta da rompere le catene polimeriche, mentre la parte superiore era abbastanza fredda da arrestare qualsiasi ulteriore rottura.
Il team di ricerca dopo la termolisi, ha raccolto il residuo, simile alla pulizia della fuliggine da un camino, e ha scoperto che l’intuizione del professor Guoliang “Greg” Liu era corretta. Consisteva in “polietilene a catena corta” o, più precisamente, cere.
Trasformare la plastica in sapone
È stato questo il primo passo verso lo sviluppo di un metodo per trasformare la plastica in sapone. Il team di ricerca dopo aver aggiunto altri passaggi, inclusa la saponificazione, è riuscito a creare il primo sapone al mondo fatto di plastica: per perfezionare il processo, hanno collaborato con esperti di modellazione computerizzata, analisi economica e altre aree. Il loro lavoro pionieristico è stato successivamente pubblicato nella rivista Science.
Zhen Xu, studente di chimica nel laboratorio del professor Guoliang “Greg” Liu, autore principale dello studio, ha affermato:
«La nostra ricerca dimostra un nuovo percorso per il riciclaggio della plastica senza l’utilizzo di nuovi catalizzatori o complesse procedure. In questo lavoro, abbiamo mostrato il potenziale di una “strategia tandem” per il riciclaggio della plastica, ciò illuminerà le persone a sviluppare in futuro progetti più creativi di procedure di riciclaggio».
La “strategia tandem” è un processo di riciclaggio che prevede l’utilizzo di due reattori in serie per la depolimerizzazione della plastica, questo processo è stato sviluppato per migliorare l’efficienza del riciclaggio della plastica e ridurre l’impatto ambientale.
Il team di ricerca sebbene il polietilene abbia ispirato il progetto, afferma che il metodo di riciclaggio potrebbe funzionare anche con un’altra plastica comune, il polipropilene, questi due materiali costituiscono gran parte della plastica quotidiana che incontriamo, compresi gli imballaggi dei prodotti, i contenitori per alimenti e i tessuti. Il metodo di riciclaggio del professor Guoliang “Greg” Liu può essere applicato contemporaneamente ai due tipi di plastica, eliminando la necessità di separazione e offrendo così un vantaggio rispetto ad alcuni attuali metodi di riciclaggio.
Il team di ricerca ha evidenziato che un ulteriore vantaggio della tecnica è la sua semplicità, richiede solo plastica e calore. Inoltre, sebbene il sapone possa non sembrare un bene costoso, in realtà se confrontato in peso può valere due o tre volte di più della plastica.
Il professor Guoliang “Greg” Liu ritiene che questo studio apra la strada alla riduzione dei rifiuti deviando la plastica usata nella produzione di materiali di valore. È ottimista sul fatto che gli impianti di riciclaggio in tutto il mondo alla fine adotteranno questa tecnica, portando alla disponibilità di rivoluzionari prodotti di sapone sostenibili che potrebbero anche ridurre i rifiuti di plastica nelle discariche.
Zhen Xu in conclusione ha affermato:
«Bisogna rendersi conto che l’inquinamento da plastica è una sfida globale piuttosto che un problema di pochi paesi tradizionali. Rispetto a un processo tecnologicamente molto avanzato e a un catalizzatore o reagente complesso, un processo semplice può essere più accessibile a molti altri paesi in tutto il mondo. Spero che questo possa essere un buon inizio per la guerra contro l’inquinamento da plastica».
