Un logro "electrizante" para fabricar polímeros más sostenibles
El nuevo material de bajo coste puede fabricarse con un mínimo de energía y sin productos químicos peligrosos
Investigadores químicos de la Universidad de Flinders han "encontrado oro" al descubrir una nueva forma de fabricar polímeros "verdes" a partir de bloques de construcción de bajo coste con tan sólo una pequeña cantidad de electricidad.
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Químicos de la Universidad Flinders han descubierto una nueva forma de fabricar polímeros "ecológicos" a partir de bloques de construcción de bajo coste con sólo una pequeña cantidad de electricidad.
Flinders University
La reacción es rápida y se produce a temperatura ambiente. Un equipo interdisciplinar revela en un artículo que acaba de publicar en la prestigiosa revista Journal of the American Chemical Society que no se necesitan iniciadores químicos peligrosos, sólo electricidad, y que tiene muchos usos potenciales, como la extracción de oro y el reciclado de residuos electrónicos.
Aunque cada año se producen cientos de millones de toneladas de plástico, de las que hasta la mitad se destinan a un único uso, el grupo de investigación de la Universidad Flinders trabaja en opciones más sostenibles. La energía utilizada en la producción contribuye a la contaminación y al calentamiento global.
"El uso de la electricidad para producir nuevos materiales es un campo de investigación emergente que abre muchas puertas a nuevos productos químicos y polímeros que pueden producirse de forma más sostenible", afirma el coautor, el Dr. Thomas Nicholls, experto en el uso de la electroquímica para fabricar moléculas valiosas.
El proceso comienza añadiendo un electrón al componente básico o monómero. Una vez electrocutado, el monómero reacciona con otro componente en una reacción en cadena que da lugar a la formación de un polímero.
Jasmine Pople, primera autora y doctoranda, afirma: "Nuestro método de producción electroquímica de polímeros proporciona nuevos materiales muy funcionales y respetuosos con el medio ambiente".
"El uso de la electricidad para fabricar moléculas valiosas se está extendiendo rápidamente debido a su versatilidad. Además, puede generar menos residuos que las síntesis químicas tradicionales y puede alimentarse con energías renovables."
El polímero clave fabricado por el equipo tiene enlaces azufre-azufre en su columna vertebral. Estos grupos de azufre pueden hacer cosas útiles como unir metales preciosos como el oro. El equipo demostró que el polímero clave podía eliminar el 97% del oro de soluciones relevantes para la minería y el reciclaje de residuos electrónicos.
Los enlaces azufre-azufre también pueden romperse y volver a formarse. Esta interesante propiedad permitió al equipo descubrir las condiciones para convertir el polímero de nuevo en su bloque de construcción original. Se trata de un avance importante en el reciclaje.
Normalmente, cuando se reciclan plásticos comunes, simplemente se calientan y se les vuelve a dar forma para convertirlos en un nuevo producto. Este proceso puede provocar su degradación y degradación (conversión en un material menos valioso), lo que conduce a su eliminación final en vertederos.
En cambio, los polímeros fabricados en las últimas investigaciones de los científicos de la Universidad Flinders pueden volver a convertirse químicamente en sus componentes básicos con un alto rendimiento, lo que significa que esos componentes básicos pueden volver a utilizarse para fabricar nuevos polímeros.
El equipo también ha realizado cálculos de mecánica cuántica para comprender los detalles del funcionamiento de la reacción. Los resultados fueron sorprendentes y fortuitos.
"La polimerización tiene un ingenioso mecanismo de autocorrección: cuando se produce una reacción errónea, se invierte hasta que se produce la reacción correcta, lo que garantiza un polímero uniforme", explica el Dr. Le Nhan Pham, investigador asociado en química computacional y física.
Entre las futuras aplicaciones de esta clase de materiales se encuentran la recuperación medioambiental, la extracción de oro y el uso del polímero como agente antimicrobiano.
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