La generación cada vez mayor de desechos sólidos plásticos ha resultado en una contaminación plástica global tanto en la tierra como en los océanos. Las proyecciones muestran que los desechos plásticos se duplicarán en los próximos 20 años, lo que causará más problemas ambientales. Grandes cantidades de residuos plásticos son, en la actualidad, incinerados o depositados en vertederos. Esto no solo degrada el medio ambiente, sino que también agota recursos valiosos.

En este sentido, el reciclaje de plásticos como los polímeros es una alternativa sostenible prometedora para la gestión de residuos. Pero esto implica la ruptura de los enlaces químicos entre los monómeros (bloques de construcción de los polímeros), lo que disminuye su estabilidad y calidad general. Al abordar esta preocupación, los investigadores han desarrollado métodos para reciclar polímeros en un « bucle cerrado », es decir, sin la pérdida de estas propiedades. Sin embargo, estos métodos son complicados y costosos y requieren monómeros especializados, lo que requiere una mayor innovación.

En esta dirección, un grupo de investigadores liderado por Daisuke Suzuki, profesor asociado de la Universidad de Shinshu, ha propuesto recientemente un proceso de reciclaje de ciclo cerrado basado en micropartículas poliméricas. Su trabajo, en coautoría con el Dr. Takumi Watanabe y el Dr. Haruka Minato de la Universidad de Shinshu, ha sido publicado en la revista Green Chemistry.

El Prof. Suzuki explica brevemente la lógica detrás de su estrategia : « El reciclaje de materiales sin deterioro (reciclado de ciclo cerrado) es atractivo en términos de reducción de los desechos antropogénicos. Sin embargo, esto sigue siendo muy difícil en la actualidad dado que generalmente hay una compensación entre la estabilidad mecánica y la degradabilidad de los materiales poliméricos. Nuestro concepto de reciclaje de materiales con micropartículas permite el reciclaje de una gran 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 de polímero mediante la polimerización en emulsión acuosa de monómeros de acrilato de metilo (MA) en agua, lo que dio como resultado cadenas de polímero. Estos se agregaron para formar una solución que contenía micropartículas poli-MA esféricas uniformes. Luego, la solución se secó para obtener una película delgada de polímero con entrecruzamiento físico (en lugar de químico) entre las micropartículas, que se podía volver a obtener al disolver la película en etanol. Estas micropartículas recicladas, a su vez, podrían reutilizarse para formar diversos materiales reciclados.

Las películas sintetizadas en este trabajo exhiben varias propiedades deseables, que conservan al reciclarse. Tienen una alta estabilidad mecánica y energía de fractura, lo que es un indicador de su tenacidad. Esta última propiedad aumenta con el espesor interfacial entre las micropartículas poli-MA. Esto, a su vez, disminuye con el grado de reticulación entre partículas pero aumenta al calentar la película.

Los investigadores mejoraron aún más la energía de fractura de las películas de polímero al mezclar las micropartículas con nanorrellenos de sílice. Además, la adición de pigmentos coloreados dio a las películas compuestas resultantes propiedades ópticas ajustables, que no disminuyeron con el reciclaje. Estos resultados sugieren que el reciclaje de circuito cerrado basado en micropartículas de polímeros permitirá la circulación de recursos para polímeros, así como para muchos otros materiales compuestos que contienen micropartículas de polímeros para crear interfaces adherentes entre sus diferentes capas.

En conclusión, el Prof. 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 lo tanto, permitirá el reciclaje de grandes cantidades de varios materiales poliméricos, reduciendo así los desechos plásticos y resolviendo potencialmente los problemas de degradación ambiental y contaminación plástica ».

¡La estrategia de reciclaje de circuito cerrado ciertamente « abre » nuevas puertas para el reciclaje eficiente y sostenible de materiales poliméricos !