Nuevo sistema de reciclaje de poliésteres comerciales
Utilizando materiales comunes y un sencillo proceso de mezcla y calentamiento, los poliésteres pueden transformarse en materiales altamente reciclables y de gran valor
Aunque los plásticos o polímeros sintéticos tienen muchas propiedades útiles, su mala gestión ha provocado una contaminación generalizada que ahoga nuestros ecosistemas. Como solución a esto, muchos polímeros sintéticos se envían para su reprocesamiento y reciclaje; el tereftalato de polietileno (PET) es uno de los productos más comunes que se ven frecuentemente en el circuito de reciclaje en muchos países. Sin embargo, el reciclaje tiene su propia serie de problemas. Durante el reciclaje de plásticos, fracciones parciales de las cadenas de polímeros se descomponen dando lugar a polímeros estructuralmente débiles y degradados. Estos plásticos reciclados de baja calidad tienen propiedades muy reducidas y sólo sirven para ser utilizados como combustibles sólidos. Esto deja a los fabricantes con pocas opciones, salvo la de fabricar nuevos productos plásticos con materias primas petrolíferas que se agotan rápidamente.
Los científicos han desarrollado un proceso único para transformar los plásticos poliméricos habituales, como los poliésteres, en materiales altamente funcionales denominados "vitrímeros", que pueden reciclarse fácilmente en productos útiles conservando las propiedades termomecánicas mejoradas del polímero original.
Dr. Mikihiro Hayashi and Nagoya Institute of Technology, Japan
Por ello, investigadores de todo el mundo se dedican a desarrollar materiales poliméricos reticulados sostenibles que puedan reciclarse de forma eficaz y rentable. El Dr. Mikihiro Hayashi, profesor adjunto del Instituto Tecnológico de Nagoya (Japón), y su colega Takahiro Kimura han desarrollado un método sencillo para reciclar el poliéster, un material plástico común, y convertirlo en un polímero reticulado que conserve su resistencia y sus propiedades al ser reciclado. Su método se centra en la transformación de los poliésteres en vitrímeros, una nueva clase de polímeros que poseen enlaces covalentes dinámicos que pueden romperse y reformarse reversiblemente para crear nuevos enlaces cruzados. Los enlaces covalentes dinámicos confieren a los vitrímeros propiedades deseables, como la reciclabilidad, la reprocesabilidad y la capacidad de curación, que son características de los materiales funcionales de alto valor. El estudio se publicó el 1 de agosto de 2022 en la revista Journal of Materials Chemistry A.
Hablando de su estudio, el Dr. Hayashi dice: "Nuestra investigación demuestra un proceso de upcycling de una sola vez de poliésteres comerciales en vitrímeros reticulados con propiedades termomecánicas mejoradas y funciones sostenibles." Él y su colega crearon los vitrímeros simplemente mezclando el poliéster con una molécula de reticulación, el tetra-epoxi, junto con el compuesto químico 1,8-diazabiciclo[5.4.0]undec-7-eno (DBU) como catalizador en presencia de tetrahidrofurano como disolvente. Posteriormente se evaporó el disolvente y la mezcla restante se calentó a 200°C durante 24 horas, produciendo una película de vitrimer.
Con este método, la reticulación para producir vitrimer se produce en tres etapas secuenciales rápidas: hidrólisis (ruptura de los enlaces de poliéster), reacción de apertura de epoxi y transesterificación intermolecular. Hablando de las propiedades mecanoelásticas superiores de los vitrímeros producidos, el Dr. Hayashi dice: "El vitrímero altamente reticulado y reciclable presenta un aumento de 60 veces en el módulo de tracción o módulo de Young y un aumento de 10 veces en la tensión máxima soportable en comparación con el poliéster original. También tiene una fracción de gel de casi el 100%". Además, se observó que el vitrimer conservaba sus propiedades incluso después de ser triturado en trozos y prensado en una lámina plana, lo que reafirma su capacidad de reciclaje.
Los plásticos son materiales esenciales con muchas ventajas y propiedades útiles porque son ligeros, baratos, no tóxicos y fáciles de producir. Sin embargo, al mismo tiempo, es necesario reconocer y limitar el daño medioambiental que causan. Mejorar la reciclabilidad de los polímeros plásticos fomentará los programas de reciclaje y reducirá el uso del petróleo, un recurso no renovable. Como observa acertadamente el Dr. Hayashi, "el mundo necesita opciones versátiles para reciclar los polímeros sintéticos. El método que proponemos no solo eliminará el uso de productos químicos derivados del petróleo, sino que también podría ser el primer paso hacia un sistema de upcycling práctico y sostenible para el futuro, que se adhiere a los principios de la economía circular y ayuda a realizar los ODS."
Como paso adelante, los investigadores planean ahora idear una transformación más directa de los poliésteres en vitrimer sin utilizar ningún disolvente y también están estudiando la posibilidad de utilizar su método para transformar el PET comercial en otros materiales altamente reciclables. Si tiene éxito, el método desarrollado podría conducir a un bucle cerrado de producción de plástico y evitar cualquier otra crisis ambiental causada por la producción excesiva de plástico.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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