Una nueva clase de materiales poliméricos reciclables algún día podría ayudar a reducir los residuos plásticos

Cientos de millones de toneladas del plástico de un solo uso termina en vertederos cada año, e incluso el pequeño porcentaje de plástico que se recicla no puede durar para siempre.Pero nuestro grupo de científicos de materiales ha desarrollado un nuevo método para crear y deconstruir polímeros que podría conducir a plásticos que se reciclan más fácilmente, unos que no requieren que usted clasifique cuidadosamente todo su reciclaje el día de la basura.

En el siglo transcurrido desde su concepción, la gente ha llegado a comprender los enormes impactos, tanto beneficiosos como perjudiciales, que los plásticos tienen en las vidas humanas y el medio ambiente.como un grupo de científicos de polímeros Dedicados a inventar soluciones sostenibles para problemas del mundo real, nos propusimos abordar este problema repensando la forma en que se diseñan los polímeros y fabricando plásticos con reciclabilidad incorporada.

¿Por qué utilizar plásticos?

Artículos cotidianos como jarras de leche, bolsas de supermercado, recipientes para llevar e incluso cuerdas están hechos de una clase de polímeros llamados poliolefinas.Las poliolefinas forman alrededor la mitad de los plásticos producidos y eliminados cada año.

Estos polímeros se utilizan en plásticos comúnmente etiquetados como HDPE, LLDPE o PP, o por sus códigos de reciclaje #2, #4 y #5, respectivamente.Estos plásticos son increíblemente duraderos porque el enlaces químicos que los componen son sumamente estables.Pero en un mundo configurado para el consumo de un solo uso, esto ya no es una característica de diseño sino más bien un defecto de diseño.

Imagínese si la mitad de los plásticos que se utilizan hoy en día fueran reciclables mediante el doble de procesos que ahora.Si bien eso no llevaría la tasa de reciclaje al 100%, un salto de un solo dígito... actualmente alrededor del 9% – llegar a dos dígitos supondría un gran impacto en los plásticos producidos, los plásticos acumulados en el medio ambiente y su capacidad de reciclaje y reutilización.

Métodos de reciclaje que ya tenemos

Incluso los plásticos que llegan a una instalación de reciclaje no se puede reutilizar exactamente de la misma manera que se usaban antes: el proceso de reciclaje degrada el material, por lo que pierde utilidad y valor.En lugar de fabricar un vaso de plástico que se degrada cada vez que se recicla, los fabricantes podrían potencialmente fabricar plásticos una vez, recolectarlos y reutilizarlos una y otra vez.

El reciclaje convencional requiere una clasificación cuidadosa de todos los materiales recolectados, lo que puede resultar difícil con tantos plásticos diferentes.Aquí en los EE. UU., la recolección se realiza principalmente a través de reciclaje de flujo único – todo, desde latas de metal, botellas de vidrio, cajas de cartón y vasos de plástico, acaba en el mismo contenedor.Separar el papel del metal no requiere una tecnología compleja, pero separar un recipiente de polipropileno de una jarra de leche de polietileno es difícil sin cometer errores ocasionales.

Cuando se mezclan dos plásticos diferentes durante el reciclaje, sus propiedades útiles se reducen enormemente, hasta el punto de haciéndolos inútiles.

Pero supongamos que se puede reciclar uno de estos plásticos mediante un método diferente, para que no termine contaminando el flujo de reciclaje.Cuando mezclamos muestras de polipropileno con un polímero que fabricamos, nos quedamos todavía capaz de despolimerizar – o descomponer el material – y recuperar nuestros componentes básicos sin afectar químicamente al polipropileno.Esto indicó que un flujo de desechos contaminados aún podría recuperar su valor y el material que contiene podría reciclarse, ya sea mecánica o químicamente.

Plásticos que necesitamos, pero más reciclables

En un estudio publicado en octubre de 2023, nuestro equipo desarrolló una serie de polímeros con solo dos bloques de construcción simples (un polímero blando y un polímero duro) que imitaban las poliolefinas pero que también podían reciclarse químicamente.

Conectar dos polímeros diferentes varias veces hasta que formen una sola molécula larga crea lo que se llama una polímero multibloque.Con solo ajustar la cantidad de cada tipo de polímero que se incluye en el polímero multibloque, nuestro equipo creó una amplia gama de materiales con propiedades que abarcaban todos los tipos de poliolefinas.Pero crear estos polímeros multibloque es más fácil de decir que de hacer.

Para unir estos polímeros duros y blandos, adaptó una técnica que anteriormente se había utilizado sólo en moléculas muy pequeñas.Este método es mejorado en comparación con los métodos tradicionales de fabricación de polímeros paso a paso, desarrollados en la década de 1920, donde los grupos reactivos en los extremos de las moléculas deben coincidir exactamente.

En nuestro método, los grupos reactivos ahora son iguales entre sí, lo que significa que no tuvimos que preocuparnos por emparejar los extremos de cada bloque de construcción para crear polímeros que puedan competir con las poliolefinas que ya utilizamos.Usando la misma estrategia, aplicada a la inversa agregando hidrógeno, podríamos desconectar los polímeros nuevamente en sus componentes básicos y separarlos fácilmente para usarlos nuevamente.

Con un casi aumento del doble en el uso anual de plástico Según las proyecciones, hasta 2050, la complejidad y la cantidad del reciclaje de plástico no harán más que aumentar.Es una consideración importante al diseñar nuevos materiales y productos.

Usar solo dos componentes básicos para fabricar plásticos que tengan una enorme variedad de propiedades puede contribuir en gran medida a reducir y racionalizar la cantidad de plásticos diferentes utilizados para fabricar los productos que necesitamos.En lugar de necesitar un plástico para hacer algo flexible, otro para algo rígido y un tercero, un cuarto y un quinto para las propiedades intermedias, podríamos controlar el comportamiento de los plásticos simplemente cambiando la cantidad de cada bloque de construcción que hay allí.

Aunque todavía estamos en el proceso de responder algunas preguntas importantes sobre estos polímeros, creemos que este trabajo es un paso en la dirección correcta hacia plásticos más sostenibles.

estábamos capaz de crear materiales que imitan las propiedades de los plásticos en los que depende el mundo, y nuestra mirada ahora está puesta en crear composiciones plásticas que no se podrían lograr con los métodos existentes.