Elettrochimica per riciclare il PVC

I ricercatori hanno scoperto un modo per riciclare chimicamente il PVC in materiale utilizzabile, trovando un modo per utilizzare gli ftalati presenti nei plastificanti – uno dei componenti più nocivi del PVC – come mediatore per la reazione chimica.

Il PVC, o cloruro di polivinile, è una delle materie plastiche più prodotte negli Stati Uniti e la terza al mondo per volume. Costituisce una grande quantità di plastica che utilizziamo quotidianamente. Anche gran parte della plastica utilizzata nelle attrezzature ospedaliere è in PVC, così come la maggior parte delle tubature utilizzate nei moderni impianti idraulici. Telai delle finestre, finiture delle abitazioni, rivestimenti e pavimenti sono fatti o includono il PVC. Riveste i cavi elettrici e compone oggetti come tende da doccia, tende, teloni e indumenti.

Negli Stati Uniti ha un tasso di riciclaggio pari allo zero per cento.

La scoperta di un metodo di riciclo

Anne McNeil (a sinistra) e Danielle Fagnani
Anne McNeil (a sinistra) e Danielle Fagnani, che hanno ideato un modo per riciclare la plastica di cloruro di polivinile, una plastica che ha un tasso di riciclaggio dello 0% negli Stati Uniti. Crediti immagine: Anne McNeil

Ora i ricercatori dell’Università del Michigan, guidati da Danielle Fagnani e da Anne McNeil, hanno scoperto un modo per riciclare chimicamente il PVC in materiale utilizzabile. Hanno infatti trovato un modo per utilizzare gli ftalati presenti nei plastificanti – uno dei componenti più nocivi del PVC – come mediatore per la reazione chimica.

Sostiene Fagnani che “il PVC di solito contiene molti plastificanti, che contaminano tutto ciò che viene riciclato e sono di solito molto tossici. Inoltre, rilascia acido cloridrico molto rapidamente con poco calore”.

I rischi del riciclo del PVC

In genere la plastica viene riciclata fondendola e trasformandola in materiali di qualità inferiore in un processo chiamato riciclaggio meccanico. Ma quando si applica il calore al PVC, uno dei suoi componenti principali, chiamato plastificante, fuoriesce molto facilmente dal materiale.

Possono quindi scivolare in altre plastiche nel flusso di riciclo. Inoltre, l’acido cloridrico che si libera facilmente dal PVC con il calore potrebbe corrodere le attrezzature di riciclaggio e causare ustioni chimiche alla pelle e agli occhi.

Inoltre, gli ftalati sono interferenti endocrini altamente tossici, il che significa che possono interferire con gli ormoni tiroidei, gli ormoni della crescita e gli ormoni coinvolti nella riproduzione dei mammiferi, compresi gli esseri umani.

Il nuovo metodo

Immagine: Danielle Fagnani

Per trovare un modo di riciclare il PVC che non richiedesse calore, Fagnani ha iniziato a esplorare l’elettrochimica. Durante il percorso, lei e il team hanno scoperto che il plastificante che presenta una delle maggiori difficoltà di riciclaggio poteva essere utilizzato nel metodo per scomporre il PVC. In effetti, il plastificante migliora l’efficienza del metodo e il metodo elettrochimico risolve il problema dell’acido cloridrico.

Il PVC rilascia ancora acido cloridrico, ma a un ritmo molto più lento e controllato.

Come funziona il riciclo

Secondo Fagnani, il PVC è un polimero con una spina dorsale idrocarburica composta da singoli legami carbonio-carbonio. A ogni altro gruppo di carbonio è collegato un gruppo di cloro. In caso di attivazione termica, l’acido cloridrico si stacca rapidamente, creando un doppio legame carbonio-carbonio lungo la spina dorsale del polimero.

I ricercatori hanno usato tubi di cloruro di polivinile trovati nel laboratorio della dottoressa Anne McNeil per l’esperimento. Immagine: Danielle Fagnani

Il team di ricerca utilizza invece l’elettrochimica per introdurre un elettrone nel sistema, che assume così una carica negativa. In questo modo si rompe il legame carbonio-cloruro e si ottiene uno ione cloruro con carica negativa. Poiché i ricercatori utilizzano l’elettrochimica, possono misurare la velocità con cui gli elettroni vengono introdotti nel sistema, che controlla la velocità di produzione dell’acido cloridrico.

L’acido può essere utilizzato dalle industrie come reagente per altre reazioni chimiche. Gli ioni cloruro possono anche essere utilizzati per clorare piccole molecole chiamate arene. L’arene può essere utilizzato in componenti farmaceutici e agricoli.

Gli obiettivi futuri

L’obiettivo del laboratorio di McNeil è stato quello di sviluppare modi per riciclare chimicamente diversi tipi di plastica. Scomporre la plastica nelle sue parti costitutive potrebbe produrre materiali non degradati che l’industria potrebbe reinserire nella produzione.

“È un fallimento dell’umanità aver creato questi materiali straordinari che hanno migliorato la nostra vita in molti modi, ma allo stesso tempo essere così miopi da non pensare a cosa fare con i rifiuti”, ha detto McNeil. “Negli Stati Uniti siamo ancora fermi a un tasso di riciclaggio del 9%, e si tratta solo di alcuni tipi di plastica. E anche per le plastiche che ricicliamo, si ottengono polimeri di qualità sempre più bassa. Le nostre bottiglie per bevande non diventano mai più bottiglie per bevande. Diventano un tessuto o una panchina, che poi finisce in discarica”.