El nuevo diseño de polímero rompe el equilibrio entre dureza y reciclabilidad

Los plásticos sustentan gran parte de la vida moderna; áreas como la medicina, la tecnología y la seguridad alimentaria serían irreconocibles sin los plásticos y sus propiedades útiles. Sin embargo, la dureza de los plásticos, que a menudo es deseable, también los convierte en un contaminante peligroso y difícil de reciclar. La solución a este grave y creciente problema es facilitar el reciclaje de los plásticos.

En un estudio publicado en ciencia quimicainvestigadores de la Universidad de Osaka han encontrado una manera de fabricar polímeros resistentes y de alto rendimiento, el componente principal de los plásticos, que pueden descomponerse con facilidad y precisión en sus componentes y reciclarse para obtener materiales que quedan como nuevos.

El componente principal de los plásticos son moléculas llamadas polímeros, que son largas cadenas de pequeñas unidades repetidas llamadas monómeros. El reciclaje físico actual simplemente reutiliza los polímeros sin descomponerlos, y el plástico reciclado suele ser peor que el original.

El reciclaje químico es un método más nuevo que rompe las cadenas de polímeros en sus unidades de monómero y luego vuelve a unir las unidades. El plástico reciclado está como nuevo. Sin embargo, los polímeros diseñados para el reciclaje químico suelen ser débiles porque tienen enlaces débiles entre las unidades monoméricas, por lo que es fácil romper las cadenas.

Los investigadores han desarrollado una forma de fabricar polímeros resistentes y químicamente reciclables sin comprometer la resistencia química y al calor. Este avance podría ampliar enormemente el uso de polímeros químicamente reciclables.

“Sabíamos que necesitábamos hacer que los vínculos entre los monómeros fueran realmente fuertes en ambientes hostiles pero que se rompieran fácilmente en condiciones específicas para el reciclaje”, dice el autor principal Satoshi Ogawa. “Nos sorprendió descubrir que nadie había intentado incluir un grupo director, que sólo rompería los fuertes vínculos en presencia de un catalizador metálico”.

El grupo director es como un candado en el enlace, que sólo abre el enlace cuando está presente la llave correcta. Los polímeros resistieron altas temperaturas y productos químicos agresivos, pero cuando llegó el momento del reciclaje, un catalizador de níquel actuó como una llave y el grupo director abrió los enlaces fácilmente, liberando los monómeros. Luego se podría volver a ensamblar el polímero original a partir de los monómeros.

“Es un gran paso adelante hacer un polímero tan resistente que pueda descomponerse con facilidad y precisión y reciclarse en un material prístino en tan pocos pasos”, explica el autor principal Mamoru Tobisu. “Este diseño revolucionario podría utilizarse para fabricar polímeros de alto rendimiento que puedan reciclarse indefinidamente sin pérdida de calidad”.

El trabajo del equipo muestra que no tiene por qué haber un equilibrio entre rendimiento y reciclabilidad. Su diseño podría usarse en muchos otros polímeros para hacer que muchos tipos de plástico sean químicamente reciclables, lo que podría ayudar a enviar la contaminación plástica al basurero de la historia.

Más información:
Degradación controlada de poli(éteres arílicos) químicamente estables mediante catálisis asistida por grupo director, ciencia quimica (2024). DOI: 10.1039/d4sc04147j

Proporcionado por la Universidad de Osaka

Citación: El nuevo diseño de polímero rompe el equilibrio entre dureza y reciclabilidad (2024, 7 de octubre) recuperado el 7 de octubre de 2024 de https://phys.org/news/2024-10-polymer-tradeoff-toughness-recyclability.html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.

Source link