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Jun 17, 2023

Preziosi elementi chimici recuperati dai rifiuti di polistirolo

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Il polistirolo, il materiale principale delle stoviglie in plastica e dei materiali isolanti, è un polimero ampiamente utilizzato ma attualmente è difficile da riciclare. In un articolo pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie, un team di ricercatori statunitensi ha ora sviluppato un approccio termochimico, che rende possibile recuperare sostanze chimiche preziose dai rifiuti di polistirene in un semplice processo in due fasi. Questo nuovo approccio potrebbe consentire il riciclaggio di materiali isolanti e di imballaggio per un’economia della plastica veramente circolare.

Il nuovo "Degradation Upcycling" (Deg-Up in breve) consente di produrre un'ampia gamma di sostanze chimiche aromatiche di grande valore da produrre dai rifiuti di polistirolo, come spiegato da Guoliang Liu e coautori della Virginia Tech a Blacksburg, USA , spiegare. Il processo prevede una cascata in due fasi: in una prima fase, il polistirene viene scomposto per dare benzene come prodotto principale di degradazione, e in una seconda fase questo prodotto benzenico viene modificato chimicamente nello stesso reattore. Il processo dà origine ai derivati ​​del benzene, che ricoprono molte sostanze importanti per l'industria cosmetica e farmaceutica.

I metodi per scomporre il polistirene in benzene di solito richiedono catalizzatori costosi, richiedono molta energia o producono una miscela complessa di prodotti. Il nuovo metodo termochimico di Liu e colleghi utilizza catalizzatori economici di cloruro di alluminio e può essere eseguito in reattori a una temperatura moderata di 80 °C (circa 180 °F). Un altro vantaggio del loro metodo è l'uso intelligente del solvente, il benzene. “Solo la quantità di benzene recuperata dal polimero viene convertita nella sostanza chimica desiderata. Il solvente inutilizzato può essere riciclato per elaborare una maggiore quantità di alimentazione polimerica”, afferma Liu.

Come prova del concetto, il team ha sciolto vari tipi di rifiuti di polistirolo, come arachidi da imballaggio e utensili di plastica, nel benzene, e ha riscaldato la miscela in un reattore in condizioni prive di aria con cloruro di alluminio come unico reagente. Il prodotto liquido, costituito principalmente da benzene, potrebbe essere utilizzato direttamente per ottenere le sostanze chimiche a valore aggiunto desiderate con resa elevata e con elevata selettività.

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Ad esempio, aggiungendo il reagente acetil cloruro, il team ha ottenuto l'acetofenone, una sostanza chimica importante nell'industria cosmetica e farmaceutica. Aggiungendo il relativo reagente ossalil cloruro, il team ha ottenuto il benzofenone, un ingrediente comune nei prodotti per la protezione solare e negli additivi plastici. Inoltre, dagli scarti di polistirene sono stati prodotti con un elevato grado di selettività composti aromatici contenenti zolfo, alcuni dei quali vengono utilizzati come solventi ad alte prestazioni nell'industria dei polimeri.

L’obiettivo di questo nuovo metodo di upcycling chimico è riciclare grandi volumi di rifiuti di polistirene in sostanze chimiche a valore aggiunto per altri processi industriali. Avendo una bassa densità, i materiali isolanti in polistirene non sono adatti al riciclaggio meccanico, cioè al processo di selezione, frantumazione e trasporto di materiali per la fabbricazione redditizia di nuovi prodotti. Il processo Deg-Up qui descritto, d'altro canto, è robusto, tollerante alla contaminazione e adatto come piattaforma per il riciclo chimico di rifiuti di polistirene di grandi volumi.

Riferimento: Munyaneza NE, Posada C, Xu Z, et al. Una piattaforma generica per il riciclo del polistirene in aril chetoni e composti organosulfurei. Ang Chem Int Ed. e202307042. doi:10.1002/anie.202307042

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