La strada per la degradabilità
In natura esistono polimeri che si degradano più o meno velocemente, e altri, come le plastiche, che si decompongono nell’arco dei secoli. Dopo aver visto un sentiero di montagna disseminato di bottiglie in plastica, il ricercatore in chimica Yuwei Gu, ha avuto l’illuminazione. E si è domandato: “Perché i polimeri sintetici della plastica restano inalterati per secoli?” La risposta è nella chimica.
I polimeri naturali, infatti, come Dna e proteine si rompono alla fine del loro ciclo vitale, perché contengono al loro interno dei cosiddetti “gruppi helper”, unità chimiche integrate nella catena molecolare che facilitano la rottura dei legami chimici quando attivati. Gu e il suo team della Rutgers University hanno deciso di copiare questo principio, riuscendo a creare plastiche artificiali che si comportano allo stesso modo, senza il bisogno di riciclarla.
In uno studio pubblicato sulla rivista Nature Chemistry, gli scienziati hanno dimostrato di poter sintetizzare plastiche che iniziano a degradarsi spontaneamente in condizioni ambientali normali, senza la necessità di calore, luce intensa o trattamenti chimici aggressivi. Il cuore della scoperta non risiede solo nel rendere la plastica degradabile, ma nel rendere il processo completamente programmabile. Come? La chiave è l’esatta disposizione spaziale dei componenti nella struttura chimica del polimero.
Come funziona la plastica che si autodistrugge?
Per fare un esempio, è come predisposizione di un foglio di carta al piegamento in modo che si strappi facilmente lungo la piega. Questa tecnica rende la rottura del materiale migliaia di volte più veloce del normale. “L’aspetto più importante è che abbiamo scoperto che l’esatta disposizione spaziale di questi gruppi adiacenti modifica drasticamente la velocità di degradazione del polimero,” spiega Gu. “Controllandone l’orientamento e il posizionamento, possiamo progettare la stessa plastica in modo che si decomponga nel giro di giorni, mesi o persino anni.” Il team della Rutgers ha trasformato un’osservazione fatta in un tranquillo parco in una delle più promettenti innovazioni per un futuro a rifiuti zero.
Plastica super sostenibile
Lo studio dell’università americana permette di programmare la loro degradazione senza modificarne la resistenza durante l’uso e offre una potenziale risposta alla crescente produzione globale di rifiuti plastici. Il team ha inoltre dimostrato che il degrado può essere attivato e disattivato utilizzando fattori esterni come la luce ultravioletta o gli ioni metallici, aggiungendo un ulteriore e prezioso livello di controllo per l’utente e per i sistemi di gestione dei rifiuti. E le implicazioni sono enormi:
- Imballaggi a breve termine: Contenitori per cibo da asporto o imballaggi monouso che potrebbero disintegrarsi autonomamente in pochi giorni.
- Componenti industriali a lungo termine: Materiali per auto o attrezzature agricole che rimarrebbero resistenti e utili per anni, degradandosi solo al termine del loro ciclo di vita.
“La nostra strategia fornisce un metodo pratico, basato sulla chimica, per riprogettare questi materiali in modo che possano continuare a funzionare bene durante l’uso, ma poi degradarsi naturalmente in seguito,” ha affermato Gu. Inoltre dai primi test effettuati sui campioni di plastica, il team di scienziati americani ha scoperto che il liquido risultante dalla decomposizione non è tossico, sebbene siano in corso ulteriori ricerche per confermare la totale sicurezza ambientale.
Il team sta ora esplorando come integrare questo processo chimico nelle plastiche tradizionali e negli attuali metodi di produzione, per un’adozione su larga scala. La ricerca va estesa anche ad altri orizzonti, come la progettazione di materiali polimerici “intelligenti” e reattivi in campi come la medicina (ad esempio, capsule a rilascio controllato di farmaci) e i rivestimenti auto-cancellanti.
