I ricercatori hanno annunciato oggi di aver sviluppato un metodo per utilizzare i laser per scomporre molecole di plastica e altri materiali nelle loro parti più piccole, pronte per essere riutilizzate in futuro.
Il metodo prevede di posizionare questi materiali sopra materiali bidimensionali chiamati dicalcogenuri di metalli di transizione e poi di irradiarli con luce.
La scoperta ha il potenziale per migliorare il modo in cui attualmente gestiamo le plastiche difficili da decomporre. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications.
"Sfruttando queste reazioni uniche, possiamo esplorare nuovi percorsi per convertire gli inquinanti ambientali in preziose sostanze chimiche riutilizzabili, guidando così lo sviluppo di un'economia più sostenibile e circolare", ha affermato Yuebing Zheng, professore presso il Walker Department of Mechanical Engineering presso la Cockrell School of Engineering presso l'Università del Texas ad Austin e uno dei responsabili del progetto. "Questa scoperta ha importanti implicazioni per affrontare le sfide ambientali e far progredire il campo della chimica verde".
L'inquinamento da plastica è diventato una crisi ambientale globale, con milioni di tonnellate di rifiuti di plastica che si accumulano nelle discariche e negli oceani ogni anno. I metodi tradizionali di degradazione della plastica sono spesso ad alta intensità energetica, dannosi per l'ambiente e inefficaci. I ricercatori immaginano di utilizzare questa nuova scoperta per sviluppare tecnologie di riciclaggio della plastica efficienti per ridurre l'inquinamento.
I ricercatori hanno utilizzato una luce a bassa potenza per rompere i legami chimici della plastica e crearne di nuovi, trasformando il materiale in punti di carbonio che emettono luce. Questi punti di carbonio sono molto richiesti a causa della versatilità dei nanomateriali a base di carbonio e potrebbero potenzialmente essere utilizzati come dispositivi di memoria nei dispositivi informatici di prossima generazione.
"È entusiasmante trasformare la plastica che non si degrada mai in materiali utili per molti settori diversi", ha affermato Jingang Li, uno studente post-dottorato presso l'UC Berkeley che ha iniziato questa ricerca presso l'UT Austin.
La reazione specifica a cui si riferiva è chiamata "attivazione CH", in cui i legami carbonio-idrogeno nelle molecole organiche vengono selettivamente spezzati e trasformati in nuovi legami chimici. In questo studio, il materiale 2D ha catalizzato la reazione, trasformando le molecole di idrogeno in gas, il che ha permesso alle molecole di carbonio di legarsi tra loro per formare punti di carbonio che immagazzinano informazioni.
Sono necessarie ulteriori ricerche e sviluppi per ottimizzare questo processo di attivazione del CH guidato dalla luce e ampliarlo per applicazioni industriali. Tuttavia, questa ricerca rappresenta un importante progresso nella ricerca di soluzioni sostenibili per la gestione dei rifiuti di plastica.
Il processo di attivazione CH indotto dalla luce dimostrato in questo studio può essere applicato a molti composti organici a catena lunga, tra cui polietilene e tensioattivi comunemente utilizzati nei sistemi nanomateriali.
Altri coautori provengono dall'Università del Texas ad Austin, dall'Università di Tohoku in Giappone, dall'Università della California a Berkeley, dal Lawrence Berkeley National Laboratory, dalla Baylor University e dalla Pennsylvania State University.
Il lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni del National Institutes of Health, della National Science Foundation, della Japan Society for the Promotion of Science, della Hirose Foundation e della National Natural Science Foundation of China.
