Utilizzo del riscaldamento spaziotemporale elettrificato per depolimerizzare la plastica

Rapporto del 27 aprile 2023

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di Bob Yirka, Phys.org

Un team di ingegneri e scienziati dei materiali affiliati a diverse istituzioni negli Stati Uniti, ha sviluppato un nuovo modo per depolimerizzare la plastica utilizzando il riscaldamento spaziotemporale elettrificato. Nel loro articolo, pubblicato sulla rivista Nature, il gruppo descrive il nuovo processo e la sua efficienza. Nature ha anche pubblicato un briefing di ricerca nello stesso numero della rivista in cui delinea il lavoro svolto dal team.

Negli ultimi anni, l’inquinamento causato dalla plastica è diventato una delle principali preoccupazioni, sia per l’ambiente che per la salute di piante e animali, compreso l’uomo, e gli scienziati stanno cercando modi per riciclarlo. La maggior parte delle tecniche sviluppate finora prevede l’uso di sostanze chimiche per depolimerizzare la plastica. Questi sforzi sono tuttavia ancora estremamente inefficienti, con rendimenti compresi tra il 10% e il 25%. In questo nuovo sforzo, il team ha trovato un modo per utilizzare l’elettricità pulsata per aumentare la resa a circa il 36%.

L’approccio prevedeva la progettazione di un nuovo tipo di reattore con un doppio strato di feltro di carbonio poroso e un riscaldatore elettrico pulsato nella parte superiore. Nel loro reattore, i pezzi di plastica vengono fusi mentre vengono immessi nella camera superiore e fluiscono come massa in una camera inferiore, dove il materiale viene spinto attraverso il filtro di feltro. La plastica inizia quindi a decomporsi all'aumentare della temperatura. Man mano che le molecole che compongono la plastica diventano più piccole, la loro volatilità aumenta fino a quando non vengono espulse dal reattore sotto forma di gas, consentendo l'aspirazione di più liquido. L'uso dell'elettricità per riscaldare la plastica consente di oscillare la temperatura, consentendo reazioni di depolimerizzazione più semplici avere la precedenza sulle reazioni collaterali, che necessitano di ulteriore riscaldamento per depolimerizzare.

Oltre a migliorare l'efficienza, il nuovo approccio utilizza meno energia grazie alla fonte di calore oscillante anziché costante. Il team rileva che il sistema potrebbe essere reso più ecologico utilizzando fonti rinnovabili per l’elettricità. Notano che il loro reattore emette altri materiali, come acetilene, metano e alcune molecole più grandi, insieme ad alcuni aromatici. Riconoscono inoltre che è necessario ulteriore lavoro per ridurre la quantità di carbonio rilasciata durante le reazioni.

Maggiori informazioni: Qi Dong et al, Depolimerizzazione della plastica mediante riscaldamento spaziotemporale elettrificato, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05845-8

Benjamin Thompson et al, Un modo più intelligente per sciogliere la plastica?, Nature (2023). DOI: 10.1038/d41586-023-01348-8

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