El concepto, desarrollado en la Universidad Shinshu de Japón, utiliza micropartículas de polímero y da como resultado películas de polímero totalmente reciclables con alta estabilidad mecánica y energía de fractura.
La generación cada vez mayor de residuos sólidos plásticos ha provocado la contaminación mundial por plásticos tanto en tierra como en los océanos. Las previsiones indican que los residuos plásticos se duplicarán en los próximos 20 años, lo que provocará nuevos problemas medioambientales. En la actualidad, grandes cantidades de residuos plásticos aún se incineran o se depositan en vertederos. Esto no sólo degrada el medio ambiente, sino que también agota recursos valiosos.
En este sentido, el reciclado de plásticos como polímeros es una prometedora alternativa sostenible para la gestión de residuos. Pero esto implica la ruptura de enlaces químicos entre los monómeros (componentes básicos de los polímeros), lo que disminuye su estabilidad y calidad generales. Ante esta preocupación, los investigadores han desarrollado métodos para reciclar polímeros en un «circuito cerrado», es decir, sin que se pierdan estas propiedades. Sin embargo, estos métodos son complicados y caros y requieren monómeros especializados, lo que hace necesaria una mayor innovación.
En esta dirección, un grupo de investigadores dirigido por Daisuke Suzuki, profesor asociado de la Universidad Shinshu, en Japón, ha propuesto recientemente un proceso de reciclaje en bucle cerrado basado en micropartículas poliméricas. Su trabajo se ha publicado en la revista Green Chemistry.
El profesor Suzuki explica los fundamentos de su estrategia: «El reciclaje de materiales sin deterioro (reciclaje en circuito cerrado) resulta atractivo para reducir los residuos antropogénicos. Sin embargo, actualmente esto sigue siendo muy difícil, dado que suele haber un equilibrio entre la estabilidad mecánica y la degradabilidad de los materiales poliméricos. Nuestro concepto de reciclado de materiales con micropartículas permite reciclar una enorme cantidad de materiales poliméricos funcionales que utilizamos en nuestra vida cotidiana y tiene el potencial de resolver los problemas del agotamiento de los recursos y la contaminación ambiental».
En su estudio, los autores prepararon micropartículas poliméricas mediante la polimerización en emulsión acuosa de monómeros de acrilato de metilo (MA) en agua, lo que dio lugar a cadenas poliméricas. Estas se agregaron para formar una solución que contenía micropartículas esféricas uniformes de poli-MA. A continuación, la solución se secó para obtener una fina película de polímero con reticulación física (en lugar de química) entre las micropartículas, que pudo volver a obtenerse disolviendo la película en etanol. Estas micropartículas recicladas, a su vez, podrían reutilizarse para formar diversos materiales reciclados.
Las películas sintetizadas en este trabajo presentan varias propiedades deseables, que conservan tras su reciclado. Presentan una elevada estabilidad mecánica y energía de fractura, que es un indicador de su tenacidad. Esta última propiedad aumenta con el espesor interfacial entre las micropartículas de poli-MA. Este, a su vez, disminuye con el grado de reticulación interparticular, pero aumenta al calentar la película.
Los investigadores mejoraron aún más la energía de fractura de las películas poliméricas mezclando las micropartículas con nanorrellenos de sílice. Además, la adición de pigmentos coloreados dio a las películas compuestas resultantes propiedades ópticas sintonizables, que no disminuyeron tras el reciclado. Estos resultados sugieren que el reciclado en circuito cerrado basado en micropartículas poliméricas permitirá la circulación de recursos para polímeros, así como otros muchos materiales compuestos que contienen micropartículas poliméricas para crear interfaces adherentes entre sus distintas capas.
Por último, el profesor Suzuki destaca el potencial futuro del presente trabajo. «Nuestro concepto puede conducir a la producción de películas totalmente reciclables con alta energía de fractura. Por tanto, permitirá reciclar enormes cantidades de diversos materiales poliméricos, reduciendo así los residuos plásticos y resolviendo potencialmente los problemas de degradación medioambiental y contaminación por plásticos.»
La estrategia de reciclaje en bucle «cerrado» abre sin duda nuevas puertas al reciclado eficaz y sostenible de materiales poliméricos.
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