Los plásticos del futuro vivirán muchas vidas

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Por Kelsey Simkins

Un día, en un futuro no muy lejano, los plásticos de nuestros satélites, automóviles y dispositivos electrónicos pueden vivir su segunda vida, la 25 o la 250.

Una nueva investigación de CU Boulder, publicada en Nature Chemistry, detalla cómo una clase de plásticos duraderos ampliamente utilizados en las industrias aeroespacial y microelectrónica se pueden descomponer químicamente en sus bloques de construcción más básicos y luego volver a formar el mismo material.

Es un paso importante en el desarrollo de polímeros de red reparables y totalmente reciclables, un material particularmente difícil de reciclar, ya que está diseñado para mantener su forma e integridad en condiciones de calor extremo y otras duras. El estudio documenta cómo este tipo de plástico puede descomponerse y rehacerse perpetuamente, sin sacrificar sus propiedades físicas deseadas.

“Estamos pensando fuera de la caja, sobre diferentes formas de romper los enlaces químicos”, dijo Wei Zhang, autor principal del estudio y presidente del departamento de química. “Nuestros métodos químicos pueden ayudar a crear nuevas tecnologías y nuevos materiales, además de utilizarse para ayudar a resolver la crisis existente de los materiales plásticos”.

Sus resultados también sugieren que revisar las estructuras químicas de otros materiales plásticos podría conducir a descubrimientos similares sobre cómo descomponer y reconstruir por completo sus enlaces químicos, lo que permitiría la producción circular de más materiales plásticos en nuestra vida diaria.

A mediados del siglo XX, los plásticos se adoptaron de manera generalizada en casi todas las industrias y partes de la vida, ya que son extremadamente convenientes, funcionales y económicos. Pero medio siglo después, tras una demanda y producción exponenciales, los plásticos suponen un gran problema para la salud del planeta y de las personas. La producción de plásticos requiere grandes cantidades de petróleo y la quema de combustibles fósiles. Los plásticos desechables generan cientos de millones de toneladas de desechos cada año, que terminan en vertederos, océanos e incluso en nuestros cuerpos, en forma de microplásticos.

Por lo tanto, reciclar es clave para reducir la contaminación plástica y las emisiones de combustibles fósiles de este siglo.

Los métodos de reciclaje convencionales descomponen mecánicamente los polímeros en polvo, los queman o usan enzimas bacterianas para disolverlos. El objetivo es terminar con piezas más pequeñas que puedan usarse para otra cosa. Piensa en zapatos hechos con llantas de goma recicladas o ropa hecha con botellas de agua de plástico recicladas. Ya no es el mismo material, pero no termina en un basurero o en el océano.

Pero, ¿y si pudieras reconstruir un artículo nuevo con el mismo material? ¿Qué pasaría si el reciclaje no solo ofreciera una segunda vida a los plásticos, sino una experiencia repetida?

Eso es exactamente lo que han logrado Zhang y sus colegas: invirtieron un método químico y descubrieron que pueden romper y formar nuevos enlaces químicos en un polímero particularmente de alto rendimiento.

“Esta química también puede ser dinámica, puede ser reversible y ese vínculo puede reformarse”, dijo Zhang. “Estamos pensando en una forma diferente de formar la misma columna vertebral, solo que desde diferentes puntos de partida”.

Lo hacen al romper el polímero, “poli” que significa “muchos”, nuevamente en monómeros singulares, sus moléculas, un concepto de química reversible o dinámica. Lo que es especialmente novedoso acerca de este último método es que no solo ha creado una nueva clase de material polimérico que, como los Legos, son fáciles de construir, desarmar y reconstruir una y otra vez, sino que el método se puede aplicar a materiales existentes, especialmente difíciles. para reciclar polímeros.

Estos nuevos métodos químicos también están listos para la comercialización y pueden conectarse y funcionar con la producción industrial actual.

“Realmente puede beneficiar el diseño y el desarrollo futuros de plásticos no solo para crear nuevos polímeros, sino que también es muy importante saber cómo convertir, reciclar y reciclar polímeros más antiguos”, dijo Zhang. “Al usar nuestro nuevo enfoque, podemos preparar muchos materiales nuevos, algunos de los cuales podrían tener propiedades similares a los plásticos en nuestra vida diaria”.

Este avance en el reciclaje de plásticos de circuito cerrado está inspirado en el mundo natural, ya que las plantas, los animales y los seres humanos son actualmente parte de un sistema circular de reciclaje a nivel planetario, dijo Zhang.

“¿Por qué no podemos hacer nuestros materiales de la misma manera?” Los autores adicionales de esta publicación incluyen: Zepeng Lei, Hongxuan Chen, Yicheng Rong y Yiming Hu, Departamento de Química, Universidad de Colorado Boulder; Chaoqian Luo y Kai Yu, Departamento de Ingeniería Mecánica, Universidad de Colorado Denver; Yinghua Jin, RockyTech, Ltd. Boulder, Colorado; y Rong Long, Departamento de Ingeniería Mecánica, Universidad de Colorado Boulder.